isolated(any) 与 #isolation：让 Swift 闭包自动继承隔离域

Swift 6 为并发引入了许多新功能与关键字。虽然其中不少内容在日常开发中可能鲜少用到，但一旦遭遇特定场景，若对这些新概念缺乏了解，即便有 AI 辅助也可能陷入僵局。本文将通过一个在开发测试中遇到的实际并发问题，来介绍如何利用 @isolated(any) 以及 #isolation 宏，实现函数的隔离域继承，从而让编译器自动推断闭包的运行环境。

编译器忽视了我的 Default Actor？

在 Swift 6.2 推出 Default Actor Isolation（默认 Actor 隔离）功能后，我一直在积极探索其适用场景。由于我习惯通过 SPM 将不同的功能模块分配到独立的 Target 中，而 Default Actor Isolation 又是以 Target 为单位进行设定的，因此在构建视图功能集或状态/数据流功能集时，我通常会添加如下设置：

swiftSettings: [
    .swiftLanguageMode(.v6),
    .defaultIsolation(MainActor.self),
    .enableExperimentalFeature("NonisolatedNonsendingByDefault"),
]

这确实显著减轻了编码与测试时的心智负担。一个立竿见影的效果是，在这些 Target 中，我已经很久不需要在闭包里使用显式的 @MainActor 标注了：

// 以前常需这样写，现在通常可以省略
{ @MainActor in
  ....
}

不过，最近在使用我自己编写的一个简易依赖注入库进行测试时，却出现了预期外的情况。我被迫必须加上 @MainActor in，否则代码无法通过编译：

@Test
func switchID() async {
    let noteID = UUID()
    await withDependencies {
        $0.appSettings = AppSettingsTestHelpers.makeMockSettings()
    } operation: {
        @Dependency(\.appSettings) var settings
        // 报错：Main actor-isolated property 'noteID' can not be referenced from a Sendable closure
        settings.noteID = noteID 
        ...
    }
}

编译器报错提示：Main actor-isolated property ‘noteID’ can not be referenced from a Sendable closure”（无法从 Sendable 闭包中引用 MainActor 隔离属性 ‘noteID’）。

尽管可以通过手动添加 @MainActor in 解决问题，但这引发了我的困惑：在 Target 的 Default Actor 既然已经设置为 MainActor 的前提下，编译器为何无法自动推断出 operation 闭包应该运行在 MainActor 上？

分析问题

上述代码中使用的 withDependencies 是我模仿 swift-dependencies API 风格编写的简化版：TinyDependency。它仅有一百多行代码，无第三方依赖，完全满足我的个人需求。

其声明如下：

public func withDependencies<R>(
    _ updateValuesForOperation: (inout DependencyValues) -> Void,
    operation: () async throws -> R
) async rethrows -> R {
    var dependencies = DependencyValues.current.copy()
    updateValuesForOperation(&dependencies)
    return try await DependencyValues.$_current.withValue(dependencies) {
        try await operation()
    }
}

根据我对 Default Actor Isolation 的理解，既然我在该 Target 中声明的协议、类型和方法都默认归属于 @MainActor，那么在测试方法中，withDependencies 接收的 operation 异步闭包，理应被 Swift 编译器推断为在 MainActor 上运行。

然而现实是，编译器并未按此预期进行推断。它似乎认为这个闭包可能会跨 Actor 执行，因此阻止了对 MainActor 隔离属性的访问。虽然我可以用 @MainActor in 进行运行时强制限定，但有没有办法能让编译器在编译时就自动完成推断呢？

让闭包继承隔离域

为了解决这个问题，我们可以利用 Swift 6 引入的两个新特性。

首先是 SE-0431 提出的 @isolated(any)。它的主要目的是解决函数作为值传递时，编译器缺乏足够信息来准确判定隔离域的问题。

当使用 @isolated(any) 标注一个函数类型时，该函数类型将携带其调用者所在的隔离域信息。虽然我们在代码中通常不会直接读取这个信息，但编译器会利用它来推断运行时的隔离环境。

将 withDependencies 修改如下，之前的编译错误便消失了：

public func withDependencies<R>(
    _ updateValuesForOperation: (inout DependencyValues) -> Void,
    operation: @isolated(any) () async throws -> R // 增加了 @isolated(any)
) async rethrows -> R {
    var dependencies = DependencyValues.current.copy()
    updateValuesForOperation(&dependencies)
    return try await DependencyValues.$_current.withValue(dependencies) {
        try await operation()
    }
}

通过添加 @isolated(any)，编译器在处理 operation 闭包时，会自动感知并继承调用者的隔离域。由于测试 Target 的默认隔离域是 MainActor，因此编译器推断该闭包也运行在 MainActor 上，从而通过了编译时的安全检查，无需再手动书写 @MainActor。

不过，@isolated(any) 更多是针对函数类型的修饰。如果我们要将其作为一个通用的库函数，可能不希望局限于这一种推断方式。此时，我们可以采用 SE-0420 提出的 隔离继承（Inheritance of actor isolation） 方案：

public func withDependencies<R>(
    isolation: isolated (any Actor)? = #isolation, // SE-0420: 隔离继承
    _ updateValuesForOperation: (inout DependencyValues) -> Void,
    operation: () async throws -> R
) async rethrows -> R {
    var dependencies = DependencyValues.current.copy()
    updateValuesForOperation(&dependencies)
    return try await DependencyValues.$_current.withValue(dependencies) {
        try await operation()
    }
}

通过为 withDependencies 增加一个 isolation 参数，并配合 #isolation 宏，我们能够提前明确 operation 的隔离上下文。

这里的 isolation 参数提供了三种可能性：

• nil：函数是动态非隔离的，这与未添加该参数时的默认行为一致。
• Global Actor：函数动态隔离至指定的全局 Actor。例如，传入 MainActor.shared 可以代替闭包中的 @MainActor in，将运行时检查提前到编译时。
• 调用者的隔离域：如果从某个 Actor 实例中调用 withDependencies，它将继承该 Actor 的隔离域。

为了实现“默认继承调用者隔离域”的效果，我们使用了 #isolation 宏作为默认参数：

/// 获取当前代码所在的 Actor 隔离引用，若代码非隔离则返回 nil。
@freestanding(expression) public macro isolation<T>() -> T = Builtin.IsolationMacro

它可以自动捕获当前的隔离信息并传递给 isolation 参数。经过上述调整，我的测试代码不仅能够正常编译运行，而且无需手动追加任何额外的隔离域标注，代码显得更加简洁干净。

冷门但有用

Swift 6 新增的众多并发关键字确实容易给开发者带来困扰。阅读 Proposal 或技术文章时，很多关键字常让人感到“莫名其妙”甚至“画蛇添足”。

以 isolated(any) 为例，我最早是通过 Matt Massicotte 的文章了解到的，甚至还在周报中推荐过。但即便如此，如果不是这次在测试中碰壁，再加上我已经习惯了不写 @MainActor in，我可能很难想起去使用它。

然而，真正上手后就会发现，这些功能确实体现了 Swift 6 极致追求编译时安全的精神。它们或许冷门，但在特定场景下，确实非常有用！