About this skill
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name: swift-actor-persistence
description: Swiftでactorを使用してスレッドセーフなデータ永続化を実装する——メモリキャッシュとファイルバックドストレージを組み合わせ、設計によってデータ競合を排除する。
origin: ECC
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# スレッドセーフな永続化のための Swift Actor
Swiftのactorを使用してスレッドセーフなデータ永続化レイヤーを構築するパターン。メモリキャッシュとファイルバックドストレージを組み合わせ、actorモデルを活用してコンパイル時にデータ競合を排除する。
## 起動条件
* Swift 5.5以降でデータ永続化レイヤーを構築する場合
* 共有可変状態へのスレッドセーフアクセスが必要な場合
* 手動の同期（ロック、DispatchQueue）を排除したい場合
* ローカルストレージを持つオフラインファースとアプリを構築する場合
## コアパターン
### Actorベースのリポジトリ
Actorモデルはシリアライズされたアクセスを保証する——コンパイラによって強制されるデータ競合なし。
```swift
public actor LocalRepository<T: Codable & Identifiable> where T.ID == String {
private var cache: [String: T] = [:]
private let fileURL: URL
public init(directory: URL = .documentsDirectory, filename: String = "data.json") {
self.fileURL = directory.appendingPathComponent(filename)
// Synchronous load during init (actor isolation not yet active)
self.cache = Self.loadSynchronously(from: fileURL)
}
// MARK: - Public API
public func save(_ item: T) throws {
let previous = cache[item.id]
cache[item.id] = item
do {
try persistToFile()
} catch {
// ディスク書き込み失敗時はキャッシュをロールバックして整合性を維持
cache[item.id] = previous
throw error
}
}
public func delete(_ id: String) throws {
let previous = cache[id]
cache[id] = nil
do {
try persistToFile()
} catch {
// ディスク書き込み失敗時はキャッシュをロールバックして整合性を維持
cache[id] = previous
throw error
}
}
public func find(by id: String) -> T? {
cache[id]
}
public func loadAll() -> [T] {
Array(cache.values)
}
// MARK: - Private
private func persistToFile() throws {
let data = try JSONEncoder().encode(Array(cache.values))
try data.write(to: fileURL, options: .atomic)
}
private static func loadSynchronously(from url: URL) -> [String: T] {
guard let data = try? Data(contentsOf: url),
let items = try? JSONDecoder().decode([T].self, from: data) else {
return [:]
}
return Dictionary(uniqueKeysWithValues: items.map { ($0.id, $0) })
}
}
```
### 使い方
Actorの分離により、すべての呼び出しは自動的に非同期になる：
```swift
let repository = LocalRepository<Question>()
// Read — fast O(1) lookup from in-memory cache
let question = await repository.find(by: "q-001")
let allQuestions = await repository.loadAll()
// Write — updates cache and persists to file atomically
try await repository.save(newQuestion)
try await repository.delete("q-001")
```
### @Observable ViewModel との組み合わせ
```swift
@Observable
final class QuestionListViewModel {
private(set) var questions: [Question] = []
private let repository: LocalRepository<Question>
init(repository: LocalRepository<Question> = LocalRepository()) {
self.repository = repository
}
func load() async {
questions = await repository.loadAll()
}
func add(_ question: Question) async throws {
try await repository.save(question)
questions = await repository.loadAll()
}
}
```
## 重要な設計上の決定
| 決定 | 理由 |
|----------|-----------|
| Actorを使用（クラス + ロックではなく） | コンパイラによって強制されるスレッド安全性、手動同期不要 |
| メモリキャッシュ + ファイル永続化 | キャッシュからの高速読み取り、ディスクへの永続的な書き込み |
| 初期化時の同期ロード | 非同期初期化の複雑さを回避 |
| IDをキーとする辞書 | 識別子によるO(1)検索 |
| ジェネリック `Codable & Identifiable` | あらゆるモデル型で再利用可能 |
| アトミックなファイル書き込み（`.atomic`） | クラッシュ時の部分書き込みを防ぐ |
## ベストプラクティス
* **Actorの境界を越えるすべてのデータに `Sendable` 型を使用する**
* **Actorのパブリックなアビリティを最小化する** —— 永続化の詳細ではなく、ドメイン操作のみを公開する
* **`.atomic` 書き込みを使用する** —— 書き込み中のアプリクラッシュによるデータ破損を防ぐ
* **`init` で同期的にロードする** —— 非同期イニシャライザはローカルファイルに対するわずかな利点のために複雑さが増す
* **`@Observable` ViewModelと組み合わせる** —— リアクティブなUI更新を実現する
## 避けるべきアンチパターン
* Swiftの新しい並行処理コードでActorの代わりに `DispatchQueue` または `NSLock` を使用する
* 内部のキャッシュ辞書を外部の呼び出し元に公開する
* 初期化後にファイルURLを外部から変更可能にする（初期化時のみ設定を許可すること）
* すべてのActor メソッド呼び出しが `await` であることを忘れる——呼び出し元は非同期コンテキストを処理する必要がある
* Actor の分離をバイパスするために `nonisolated` を使用する（本末転倒）
## 使用場面
* iOS/macOSアプリのローカルデータストレージ（ユーザーデータ、設定、キャッシュコンテンツ）
* 後でサーバーと同期するオフラインファーストアーキテクチャ
* アプリの複数の部分から並行アクセスされる共有可変状態
* `DispatchQueue` ベースのレガシーなスレッド安全機構を最新のSwift並行処理に置き換える