2-13.【Concurrency】Task cancellation 与 structured concurrency 有何联系？

一句话总结

Task cancellation 是结构化并发的天然伴生机制：父任务取消时，其子任务会自动收到取消信号，保证所有任务在作用域结束前要么完成，要么协作退出，从而避免资源泄露和孤儿任务。

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1️⃣ 结构化并发与取消的天然联系

结构化并发的原则

1. 任务树

   • 父任务创建子任务 → 形成父子关系

2. 生命周期绑定

   • 子任务必须在父任务作用域结束前完成

3. 错误和取消传播

   • 父任务失败/取消 → 子任务收到通知

4. 资源安全

   • 子任务不会在父任务结束后“漂浮”

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取消是父子传播的机制

• 父任务调用 cancel()：

  • runtime 会遍历父任务的 子任务列表
  • 给每个子任务设置 Task.isCancelled = true

• 子任务可以在 await 或 checkCancellation() 时响应取消

• 所以父任务作用域结束 = 子任务完成或被取消

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2️⃣ async/await 下的取消行为

let parent = Task {
    async let a = work1()
    async let b = work2()
    
    try await a + b
}

// 取消父任务
parent.cancel()

• async let 的子任务 a、b 自动收到取消
• 子任务在 await 或内部检查取消时退出
• 父任务等待子任务结束 → 作用域安全

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TaskGroup 的取消语义

try await withThrowingTaskGroup(of: Int.self) { group in
    for id in ids {
        group.addTask {
            try await work(id)
        }
    }

    for try await value in group { ... } // 自动收集
}

• 父 Task 被取消或任一子任务 throw：

  • 所有子任务自动被标记为 cancelled

• 作用域结束前：

  • runtime 等待所有子任务完成或退出

• 资源不会泄露

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3️⃣ Cancellation 的协作式特性

• 不是强制 kill
• 子任务必须 显式检查或 await 才能停止
• Task.checkCancellation() 可以手动触发
• await 会自动触发 cancellation 检查

group.addTask {
    for i in 0..<1000 {
        try Task.checkCancellation()
        await doWork(i)
    }
}

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4️⃣ 父子关系保证取消正确性

• 父任务 cancel → 子任务收到信号
• 子任务 exit → 父任务等待（join）
• 确保没有孤儿任务
• 保证 Task-local、actor 状态正确释放

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5️⃣ 总结关系图

Parent Task
 ├─ Child Task 1  ← cancelleable
 ├─ Child Task 2  ← cancelleable
 └─ Child Task 3  ← cancelleable

Parent.cancel()
→ propagates to all children
→ children check cancellation in await / Task.checkCancellation()
→ children exit
→ parent waits for all children

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6️⃣ 面试 / 核心记忆点

1. Task cancellation 是结构化并发的一部分

   • 父子任务形成树，取消向下传播

2. 子任务不会逃逸父任务作用域

   • 自动 join → 避免孤儿任务和资源泄露

3. 协作式取消

   • await/checkCancellation → 响应取消

4. 与 TaskGroup / async let / Task { } 一致

   • 生命周期 + 错误 + 取消统一管理