Global actors

グローバルアクター（global actor） を導入します。グローバルアクターは「型によって一意に識別される、プログラム全体で共有されるアクター」で、その型を属性として任意の宣言に付けることで、その宣言を当該グローバルアクターに isolate できます。これにより、散在する型・関数・プロパティを、同じグローバルアクター上で動くものとしてまとめ上げることができます。

もっとも代表的なグローバルアクターは、メインスレッドを表す @MainActor です。

@MainActor var globalTextSize: Int

@MainActor func increaseTextSize() {
    globalTextSize += 2   // OK: 同じ MainActor 上
}

func notOnTheMainActor() async {
    globalTextSize = 12        // error: globalTextSize は MainActor に isolate されている
    increaseTextSize()         // error: 同期呼び出しできない
    await increaseTextSize()   // OK: MainActor に非同期でホップして実行
}

同じグローバルアクター内の宣言は同期的に呼び出せますが、異なる isolation から呼ぶには await を付けた非同期呼び出しになります。

グローバルアクターを定義する

グローバルアクターは、@globalActor 属性を持ち、shared という static プロパティでアクターインスタンスを提供する型として定義します。型自体は struct、enum、アクター、あるいは final class のいずれでも構わず、実体は shared が返すアクターインスタンスです。

@globalActor
public struct SomeGlobalActor {
    public actor MyActor { }

    public static let shared = MyActor()
}

@globalActor が付いた型は GlobalActor プロトコルに暗黙的に適合し、その適合は型定義と同じソースファイルで、かつ無条件に行われる必要があります。MainActor もこの仕組みで定義されたグローバルアクターで、システムのメインスレッドを表すエグゼキュータを shared が持ちます。

関数・プロパティ・グローバル変数に付ける

関数や変数・定数に @MainActor などのグローバルアクター属性を付けると、その宣言は当該グローバルアクターに isolate されます。プロパティや subscript に付けた場合はアクセサが isolate され、stored property の observing accessor（willSet / didSet）も同様です。ローカル変数にはグローバルアクターを付けられません。

グローバル変数・スタティック変数にグローバルアクターを付けると、そのアクセスは同アクター経由でシリアライズされ、他の isolation からは await 越しでなければ読めません。

@MainActor var globalCounter = 0

@MainActor func incrementGlobalCounter() {
    globalCounter += 1   // OK
}

func readCounter() async {
    print(globalCounter)         // error: cross-actor read には 'await' が必要
    print(await globalCounter)   // OK
}

cross-actor なアクセスで受け渡される値は、他のアクター境界と同様に Sendable である必要があります。

型全体に付ける

ひとつの型のメソッド・プロパティ・subscript を一括でグローバルアクターに isolate したい場合は、型宣言自体に属性を付けます。個別のメンバーだけ外したい場合は nonisolated を使います。

@MainActor
class IconViewController: NSViewController {
    @objc private dynamic var icons: [[String: Any]] = [] // 暗黙に @MainActor
    var url: URL?                                          // 暗黙に @MainActor

    private func updateIcons(_ iconArray: [[String: Any]]) { // 暗黙に @MainActor
        icons = iconArray
    }

    nonisolated private func gatherContents(url: URL) -> [[String: Any]] {
        // MainActor から外れて呼べる
    }
}

グローバルアクターが付いた（プロトコル以外の）型は、暗黙に Sendable に適合します。状態へのアクセスがグローバルアクターで守られているため、インスタンスを並行コンテキスト間で共有しても安全だからです。

関数型・クロージャ

同期関数の型にもグローバルアクター修飾を付けられます。

var callback: @MainActor (Int) -> Void

グローバルアクター修飾された関数は、同じグローバルアクター上からでなければ同期的に呼べません。修飾のない関数型から修飾された関数型への変換は可能ですが、逆向きの変換は同期関数では許されません。ただし変換先が async なら、呼び出し時にグローバルアクターへホップする扱いで許可されます。

let callbackAsynchly: (Int) async -> Void = callback   // OK: 呼び出し時に MainActor へホップ

クロージャ自身にもグローバルアクター属性を書けます。Task.detached などと組み合わせれば、従来 Dispatch で DispatchQueue.main.async { ... } と書いていたパターンを次のように書き換えられます。

Task.detached { @MainActor in
    // メインアクター上で実行
}

また、@MainActor (Int) -> Void 型の変数・引数に直接クロージャリテラルを渡した場合は、クロージャ側にも暗黙的に @MainActor が推論されます。

継承・推論ルール

明示的にグローバルアクターも nonisolated も書かれていない宣言には、次のルールでグローバルアクターが推論されます。

• サブクラスは、スーパークラスのグローバルアクターを継承します。
• オーバーライドは、オーバーライド元のグローバルアクターを強制的に継承します（異なるアクターを付けたり、逆に外したりするとエラー）。
• プロトコル要件のwitnessは、同じ型定義または同じ extension でプロトコルに適合しているなら、要件側のグローバルアクターを推論します。
• プロトコル自体にグローバルアクターが付いている場合、そのプロトコルに適合する（プロトコル以外の）型に同じアクターが推論されます（ただし型の本体定義と同じソースファイルでの適合に限る）。
• プロパティラッパーの wrappedValue にグローバルアクターが付いていれば、それを使った型にアクターが推論されます。

クラスにグローバルアクターを付けられるのは、スーパークラスが無い／同じアクターを持つ／NSObject である場合に限られます。

既存のアクターインスタンスとの関係

グローバルアクターとインスタンスアクターは同時には付けられません。アクター型のメソッドにグローバルアクターを付けると、そのメソッドはグローバルアクターに isolate され、囲いのアクターインスタンスには isolate されなくなります。

actor Counter {
    var value = 0

    @MainActor func updateUI(view: CounterView) async {
        view.intValue = value        // error: value は Counter に isolate されていて、ここは MainActor コンテキスト
        view.intValue = await value  // OK: 非同期読み取り
    }
}

同じ理由で、isolated パラメータとグローバルアクター修飾を同じ関数に同時に指定することはできません。また、アクター型自体にグローバルアクターを付けることや、アクター型の stored property にグローバルアクターを付けることも認められません。deinit にもグローバルアクターは付けられません。

Future Directions

この提案では踏み込まれていませんが、今後の方向として次の2つが挙げられています（いずれも speculative な見通しで、実現を約束するものではありません）。

• グローバル変数・スタティック変数の isolation 必須化: 可変なグローバル／スタティック変数は「グローバルアクターに isolate する」か「let で Sendable な非 isolate 定数にする」かを必須とし、データ競合の原因を根絶する方向。ただし既存コードへの影響が大きいため、本提案では見送られました。
• グローバルアクター制約のジェネリックパラメータ: GlobalActor に制約されたジェネリックパラメータをそのままアクター属性として使えるようにする拡張。ジェネリックパラメータに属性を付ける構文が必要になるため、別提案に委ねられています。