Networkフレームワークによる構造化された並行処理の実行

Networkフレームワークによる構造化された並行処理の実行

Networkフレームワークは、Appleプラットフォーム上で低レベルのネットワーク接続を行う理想的な方法です。またiOS、iPadOSおよびmacOS 26では、構造化された並行処理のためのコーディングに最適です。接続、データやフレーム付きメッセージの送受信、受信接続のリッスン、ネットワークのサービス検索を行う方法について説明するとともに、それらに関する主なベストプラクティスについても紹介します。

関連する章
- 0:00 - ようこそ
- 0:45 - 接続の作成
- 7:22 - 送受信
- 14:22 - 受信接続の受け入れ
- 16:05 - ほかのデバイスの検出
リソース
関連ビデオ

WWDC25
- Swiftの並行処理の活用
- Wi-Fi Awareによるデバイスの接続性の強化
WWDC18
- Introducing Network.framework: A modern alternative to Sockets
こんにちは Scottですネットワーク処理コードをこれまで以上に楽しく簡単に記述できるようになる改善点について皆さんに紹介できるのがとても楽しみですネットワークコードを記述したことがない方は本セッションを参考にしてください記述したことがある方にもワクワクする新しいAPIをご紹介しますまず接続を確立する方法を説明し次に接続を使用してデータを送受信する方法を詳しく見ていきます
その後外部からの接続をリッスンする方法を紹介し最後にネットワーク上の他のデバイスを検索し接続する方法を説明しますまず接続の作成方法からです Networkフレームワークを使うとアプリ内で安全かつ構成可能な最新の接続を作成できますソケットやsockaddr 覚えにくいioctlを使う時代は終わりました Networkフレームワークには Connect by Nameが備わっており代わりに名前を解決してくれます名前を解決すると Happy Eyeballsと呼ばれるアルゴリズムによりユーザーを動的に接続するための最適な解決済みアドレスが効率的に選択されます
TLSによるセキュリティが直接ベイクされているためユーザーのプライバシーを保護するためだけに通常はまったく異なる種類のAPIを使用して行う別のライブラリの統合は必要ありませんまたネットワークインターフェイスの切り替えやプロキシもサポートしているため作業者の介入なくWi-Fiアシストやマルチパスプロトコルなどを利用できます
QUICなどの最新のトランスポートプロトコルをサポートしているほか独自のプロトコルと組み込みのプロトコルを組み合わせることもできるためメッセージがA地点からB地点に届かない理由を探るためにデバッグを行う必要がなくなりビジネスロジックやユーザー体験に時間をかけることができますネイティブアプリとWebアプリの両方をサポートする必要がある場合のために NetworkフレームワークにはWebSocketの堅牢なサポートが備わっているため 1台のサーバで全クライアントアプリに対応できます
Networkフレームワークは構成可能なようゼロから構築されていますつまり Networkフレームワークを選ぶことでなじみのある一連のAPIを利用できるわけですネットワークプロトコルが進化してもパフォーマンスとプライバシーを向上させながら引き続き利用できます TCPとBSDソケットAPIを使ってネットワークコードを記述したことがあればご存知のように QUICなどに切り替える際には大幅な再記述が必要になります Networkフレームワークならワーキングランチ中に QUICに切り替えることが可能になります iOSとmacOS 26では Networkフレームワークが Swiftの堅牢なサポートと緊密に統合されており非同期操作と構造化並行処理が可能ですネットワーク処理コードがスムーズに他のSwiftコードに適合されることでアプリを簡単にビルドし保守できるようになります初めてネットワーク処理に取り組む方のためにこの例でなじみのない概念を紹介しますが最後には理解できているはずですのでご安心ください
アプリを記述していてポート1029でwww.example.comのサーバと通信するとします TLSを使用して制約のないネットワーク上でのみ接続したいと考えていますエンドポイントは接続する場所プロトコルスタックは接続方法を指しパラメータは接続する過程を調整するのに役立ちます
これらを組み合わせて NetworkConnectionを作成します例を通して実際の仕組みを見てみましょう
目的のエンドポイントとプロトコルスタックを使って NetworkConnectionを初期化して接続を作成しますこの例ではプロトコルスタックを TLSとして指定しています TCPとIPが示されているのでカスタマイズしたい場合にのみ値を指定しますがほとんどの場合デフォルト値で問題ありません
デフォルト値を変更したい場合は宣言により行います例としてこの接続のIPの断片化をオフにします
まず TLSの下でTCPプロトコルと IPプロトコルを指定する必要がありますその後オプションをカスタマイズして IPの断片化をオフに設定できます
ネットワーク使用量を最小限に抑えるための省データモードが有効になっている場合制約付きネットワークインターフェイスの使用を禁止するよう接続の動作を変更します
自動的に作成されたパラメータのデフォルト値は使用しないためコードを更新して接続のパラメータを変更します
プロトコルスタックは変わりませんがこの特定の接続において Networkフレームワークで省データモードでないネットワークインターフェイスだけが使用されるよう設定するカスタムパラメータを追加していますいいですね SwiftUIの人気の秘訣である宣言型のスタイルによりユーザーインターフェイスコードと似た感覚でネットワークコードが使えます
ネットワークが常に利用できることが理想ではありますがネットワーク状況は常に変化しますソケットとは異なり NetworkConnectionはこうした状態の変化に対応できます
接続が開始されるとプロトコルのハンドシェイクを実行しながら準備状態に移行します準備が完了すると準備完了状態になります接続がない場合接続は準備状態から待機状態になります
Networkフレームワークでネットワーク状況の変化が検出されるとリモートエンドポイントへの接続を試行している間準備状態に戻ります接続状態が準備完了になるとデータを送受信できます
接続が準備完了状態になるとエラーが発生した場合または接続が失われた場合に状況を知らせるためのエラーを表示させ失敗状態に移行します
接続に関連付けられているタスクを終了またはキャンセルすると接続によってタスクがキャンセル状態に移行します素晴らしいのは必要としない限り接続状態を意識する必要がない点です送受信を呼び出すとこうした操作を実行できる状態になるまで NetworkConnectionが待機しますユーザーインターフェイスを更新するためなど接続状態を確認する必要がある場合は接続状態が変わると呼び出されるハンドラをインストールすることができますこれで接続の作成方法がわかりましたこの接続を使ってネットワーク上でデータを送受信してみましょう
送信と受信はどちらも非同期関数であり接続がまだ開始されていない場合はどちらも接続を開始します
送信はデータオブジェクトを取得し Networkフレームワークでデータが処理されるまでタスクを一時停止します
TLSとTCPはストリームプロトコルなのでデータの受信時に必要なバイト数を指定する必要がありますこの例では読み取るバイト数を正確に指定しています受信はコンテンツとメタデータのタプルを返しますこの例ではコンテンツのみを返すよう指定しています
これらの関数はどちらも接続でエラーが発生した場合にエラーをスローします例えば機内モードがオンのためにネットワークが失われた場合関連するエラーを使って転送が中断された理由を説明できます受信するデータ量がわからない場合もあるでしょうこの例ではネットワークから画像を読み込んでいます接続で受信する32ビット整数が受信する必要のある残りの画像データのバイト数を示していますその値を使用して画像の受信が完了するまで繰り返し呼び出します
最後の例では正確なバイト数を指定する受信バージョンを使用していますこの例は受信する最小バイト数と最大バイト数を指定する受信バージョンですこの方法ではネットワークで受信している画像のバイト数をコードで解析できるため全体が完了するまで待機する必要がなくなります TLSなどのバイトストリームプロトコルは便利ですが送受信するバイト数をフレーム化する必要がある場合も多いためバイト数ではなくメッセージに対処します画像コンテンツの前にバイトストリームの 32ビット値を読み込むことで画像の大きさを認識した例では隣接する画像と区別するため長さで画像がフレーム化されていましたこの方法を取る必要があるのはストリーミングプロトコルではメッセージの境界が保持されないためですつまり個々の送信操作に渡されるバイト数が必ずしも接続のもう一方の端にある受信操作から渡されたバイト数であるとは限らないのです例えば 3つのデータチャンクで構成された送信を呼び出した場合相手側は一度に1バイトずつ一度にすべてあるいはそれ以外の形態で受信する可能性がありこれにより堅牢なネットワーク処理アプリの記述が大幅に複雑になる可能性がありますが
Networkフレームワークならお役に立てます iOSとmacOS 26の新機能が型長さ値またはTLVの組み込みフレーマーですメッセージをフレーム化することで接続の一方の端から送信したコンテンツをそのままもう一方の端で受信できるフレーマーです
TLVはメッセージに含まれるデータを記述するのに使われる型とメッセージのデータサイズである長さをエンコードするシンプルなメッセージプロトコルですそれに続いてメッセージの実際のコンテンツが送られますネットワークプロトコルで一般に使われるのが TLVでお使いのサーバで対応している形式である可能性もあります試してみましょうこの例では GameMessage型を送受信します GameMessageはメッセージ型として使う列挙型ですメッセージの内容はGameCharacterか GameMoveのいずれかです TLVの追加はプロトコルスタックへの追加と同じくらい簡単です TLVによってメッセージがフレーム化されるため送受信のインターフェイスは若干異なります
JSONEncoderを使って GameCharacter構造体をエンコードして送信してみますエンコードしたデータと一緒にメッセージの型を指定していることがわかります次に TLVを使ってメッセージを受信する方法を見てみましょう
バイトストリームプロトコルを使った前の例とは異なり TLVを使用する場合受信するバイト数を指定する必要はありません TLVがメッセージを解析してくれるためです受信したメッセージの型を確認したいのでコンテンツのタプルとメッセージに関連付けられているメタデータを受け取ります TLVの場合メタデータには型が含まれます型から受信したコンテンツの種類を判断したらその情報を使ってデータをデコードし受信したデータを印刷しますこれは特に制御できない既存のサーバやプロトコルと相互運用する場合に効果的ですそれほど問題なくバイトをフレーム化してメッセージを送受信できるようになりましたバイトストリームプロトコルを直接使用する場合と比べて大きな進歩です
ではオブジェクトを直接送信できるとしたらどうでしょうか？ iOSとmacOS 26の新機能でコード化可能な型の送受信に対応できるようになり一部の定型コードの扱いが簡単になります
文字を折りたたんだり構造体をGameMessage列挙型自体に移動したりできますコーダーはプロトコルスタックに追加できるプロトコルでメッセージをフレーム化してくれるほか自分でシリアル化やシリアル化解除することなくコード化可能な型を送受信できますこのコードではGameMessageを送受信するため送受信する型とコーダーでのデータのフォーマット方法でコーダーを初期化します JSONとプロパティリスト形式のサポートが組み込まれているのでこの例ではJSONを選択します自分でエンコードすることなく GameMessageを送信できます
接続で受信を呼び出すとデータオブジェクトと GameMessage間で中間デコードを行うことなく GameMessageが直接返されます追加の作業を行うことなく GameMessageを送受信できるためカスタムメイドのネットワークコードで画面を散らからすことなくアプリのビジネスロジックやユーザーインターフェイスに集中できます
これでエンドポイントへの接続を作成しその接続でデータを送受信する方法がわかりました TCPやTLSなどのバイトストリームプロトコルについてプロトコルスタックにフレーミングプロトコルを追加してバイトストリームではなくメッセージに対処する方法について学びましたでは外部からの接続をリッスンするアプリはどうでしょうか
外部からの接続は NetworkListenerで処理されます NetworkConnectionと同様にプロトコルスタックを宣言して初期化します接続とは異なりリスナーには送信メソッドも受信メソッドもありません
これはリスナーが新しい接続をリッスンし呼び出し元に届けるためです NetworkListenerには渡されたハンドラに新しい接続を届ける runメソッドがあります仕組みを見てみましょうプロトコルスタックを指定して宣言することで NetworkListenerを作成しますこの例では TLSで暗号化された GameMessageオブジェクトを外部からの接続で送受信できます
NetworkListenerでrunを呼び出すと runに渡したハンドラに外部からの新しい接続が届けられるようになります
新しい接続ごとに NetworkListenerによって新しいサブタスクが開始されますリスナーが外部からの新しい接続を継続的に届けるのを妨げる心配をすることなくクロージャで非同期操作を実行できます新しい接続を受信すると NetworkConnectionの messagesプロパティを使ってクライアントからの受信メッセージを処理しますこれで既存のエンドポイントへの NetworkConnectionを作成し新しい接続をリッスンするコードを作りました今度は事前にわからないエンドポイントの NetworkConnectionを作成したいと思います NetworkBrowserを使用すると接続の作成時に使用できるエンドポイントを検出できます今年のiOS 26の新機能はWi-Fi Awareでこれは互換性のある幅広いデバイスを検出して接続できるクロスプラットフォームのピアツーピアネットワークテクノロジーです DeviceDiscoveryUIフレームワークを使用すれば Wi-Fi Awareを使っている近くのデバイスを見つけてペアリングできます Bonjourを使って広告されたサービスを検索することもできます Wi-Fi Awareについて詳しくは「Supercharge device connectivity with Wi-Fi Aware」をご覧ください Wi-Fi Awareを使う場合も Bonjourを使う場合もネットワーク上のデバイスを見つけるには NetworkBrowserを使用します NetworkBrowserは検索対象を記述するブラウズ記述子を受け取ります NetworkConnectionと同様に検索方法を記述するパラメータも受け取りますただし NetworkConnectionや NetworkListenerとは異なり NetworkBrowserはプロトコルスタックを受け取りません NetworkBrowserの唯一の役割が接続に使用するエンドポイントを返すことであるためです
この例では NetworkBrowserを作成して Wi-Fi Awareサービスの Tic-Tac-Toeを使って近くのデバイスを探しますブラウザでrunを呼び出すと処理が開始され runに渡したハンドラに一連のエンドポイントが提供され始めます
このアプリではエンドポイントに対する希望はないためブラウザから返される最初のエンドポイントを選択しますエンドポイントと一緒に.finishを返すとブラウザの実行が停止され runからエンドポイントが返されなくなりますその後このエンドポイントを使用して NetworkConnectionを初期化できますこれは前の例でエンドポイントを使って NetworkConnectionを初期化したのとまったく同じ方法ですこのエンドポイントの素晴らしい点はブラウザが見つけてくれるため事前に確認しておく必要がないことです
これらすべての新しいプロトコルのうちアプリで使用するプロトコルの選び方について悩むかもしれませんいい疑問です答えは思っているほど複雑ではありません制御できないサーバや他のデバイスと通信している場合プロトコルは自動的に選択されます例えば TCPでIPPを介してプリンタと通信する場合や別のデバイス上の自分のアプリと通信する場合は TLSまたはQUICを介してコーダーを使用すると間違いないでしょう
HTTPネットワーク処理を行っていて現在URLSessionを使用している場合はコードを変更する必要はありません NetworkフレームワークC APIを使用している場合またはSwiftで作業しており完了ハンドラの使用を希望している場合もコードを変更する必要はありません URLSessionや任意の形式の Networkフレームワークを使用する場合も優れた名前による接続のサポートコンポーザビリティモビリティ組み込みのセキュリティを利用できます
簡単に振り返ってみましょう iOSとmacOS 26の新機能が NetworkConnection NetworkListener NetworkBrowserです TLVフレーム化を使う NetworkConnectionやコーダープロトコルでコード化可能な型を受信する方法を学びました NetworkListenerは外部からの接続をリッスンするのに使用できます NetworkBrowserはネットワーク上のエンドポイントを検索するのに使用できますこれらすべてによりネットワークアプリの記述がこれまで以上に簡単になります以上ですこれらの新しいAPIは Swiftの構造化並行処理を念頭に置いて構築されています SwiftUIでユーザーインターフェイスを配置する場合のように宣言で作成されますタスクで実行され実行対象のタスクがキャンセルされると自動的にキャンセルされますこれらの新しいAPIを試して Swiftの構造化並行処理を最大限に活用しコードをすっきりとさせ大量の定型コードをなくしましょうアプリでNetworkフレームワークを使用する場合と同じパワーと柔軟性も得られますありがとうございました

// Make a connection

import Network

let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
  TLS() 
}

4:41 - Make a connection with TLS and IP options

// Make a connection

import Network

let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029) {
  TLS {
    TCP {
      IP()
        .fragmentationEnabled(false)
    }
  }
}

5:07 - Make a connection with customized parameters

// Make a connection

import Network

let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029),
                                   using: .parameters {
  TLS {
    TCP {
      IP()
        .fragmentationEnabled(false)
    }
  }
}
.constrainedPathsProhibited(true))

7:30 - Send and receive on a connection

// Send and receive on a connection

import Network

public func sendAndReceiveWithTLS() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    TLS()
  }

  let outgoingData = Data("Hello, world!".utf8)
  try await connection.send(outgoingData)

  let incomingData = try await connection.receive(exactly: 98).content
  print("Received data: \(incomingData)")
}

8:29 - Send and receive on a connection

// Send and receive on a connection

import Network

public func sendAndReceiveWithTLS() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    TLS()
  }

  let outgoingData = Data("Hello, world!".utf8)
  try await connection.send(outgoingData)

  let remaining32 = try await connection.receive(as: UInt32.self).content
  guard var remaining = Int(exactly: remaining32) else { /* ... throw an error ... */ }
  while remaining > 0 {
    let imageChunk = try await connection.receive(atLeast: 1, atMost: remaining).content
    remaining -= imageChunk.count

    // Parse the next portion of the image before continuing
  }
}

11:06 - Tic-Tac-Toe game messages

// TicTacToe game messages

import Network

enum GameMessage: Int {
  case selectedCharacter = 0
  case move = 1
}

struct GameCharacter: Codable {
  let character: String
}

struct GameMove: Codable {
  let row: Int
  let column: Int
}

11:24 - Send TicTacToe game messages with TLV

// Send TicTacToe game messages with TLV

import Network

public func sendWithTLV() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    TLV {
      TLS()
    }
  }

  let characterData = try JSONEncoder().encode(GameCharacter(character: "🐨"))
  try await connection.send(characterData, type: GameMessage.selectedCharacter.rawValue)
}

11:53 - Receive TicTacToe game messages with TLV

import Network

public func receiveWithTLV() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    TLV {
      TLS()
    }
  }

  let (incomingData, metadata) = try await connection.receive()
  switch GameMessage(rawValue: metadata.type) {
  case .selectedCharacter:
    let character = try JSONDecoder().decode(GameCharacter.self, from: incomingData)
    print("Character selected: \(character)")
  case .move:
    let move = try JSONDecoder().decode(GameMove.self, from: incomingData)
    print("Move: \(move)")
  case .none:
    print("Unknown message")
  }
}

12:50 - Tic-Tac-Toe game messages with Coder

// TicTacToe game messages with Coder

import Network

enum GameMessage: Codable {
  case selectedCharacter(String)
  case move(row: Int, column: Int)
}

13:13 - Send TicTacToe game messages with Coder

// Send TicTacToe game messages with Coder

import Network

public func sendWithCoder() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    Coder(GameMessage.self, using: .json) {
      TLS()
    }
  }

  let selectedCharacter: GameMessage = .selectedCharacter("🐨")
  try await connection.send(selectedCharacter)
}

13:53 - Receive TicTacToe game messages with Coder

// Receive TicTacToe game messages with Coder

import Network

public func receiveWithCoder() async throws {
  let connection = NetworkConnection(to: .hostPort(host: "www.example.com", port: 1029)) {
    Coder(GameMessage.self, using: .json) {
      TLS()
    }
  }

  let gameMessage = try await connection.receive().content
  switch gameMessage {
  case .selectedCharacter(let character):
    print("Character selected: \(character)")
  case .move(let row, let column):
    print("Move: (\(row), \(column))")
  }
}

15:16 - Listen for incoming connections with NetworkListener

// Listen for incoming connections with NetworkListener

import Network

public func listenForIncomingConnections() async throws {
  try await NetworkListener {
    Coder(GameMessage.self, using: .json) {
      TLS()
    }
  }.run { connection in
    for try await (gameMessage, _) in connection.messages {
      // Handle the GameMessage
    }
  }
}

17:39 - Browse for nearby paired Wi-Fi Aware devices

// Browse for nearby paired Wi-Fi Aware devices

import Network
import WiFiAware

public func findNearbyDevice() async throws {
  let endpoint = try await NetworkBrowser(for: .wifiAware(.connecting(to: .allPairedDevices, from: .ticTacToeService))).run { endpoints in
    .finish(endpoints.first!)
  }

  // Make a connection to the endpoint
}

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