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Explore the Swift on Server ecosystem

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WWDC 2024
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ハイライト

この session は Swift のサーバー側利用現状とエコシステムを包括的に紹介。冒頭で説得力あるデータ：Apple 内部の iCloud Keychain、Photos、Notes、App Store 処理パイプライン、SharePlay ファイル共有、新 Private Cloud Compute サービスがすべて Swift で秒間百万リクエスト級を処理。

主要内容

サーバー app を書く際、言語選定が最初の壁。Go は goroutine、Java は成熟エコシステム、Rust はゼロコスト抽象——Swift の強みは？session 冒頭で回答：Swift は GC ではなく ARC でメモリ管理。メモリ使用量が予測可能、起動が速い——クラウドコールドスタートとリソーススケジューリングに重要。コンパイル時型安全がランタイムエラーの大クラスを排除。第一級並行（async/await + structured concurrency）がデータ競合を排除。Apple 自身が最大ユーザー——iCloud Keychain、Photos、Notes、App Store 処理パイプライン、SharePlay ファイル共有、新 Private Cloud Compute が Swift で秒間百万リクエスト級を処理。

次は実践：Swift OpenAPI Generator + Vapor + PostgresNIO でイベント管理サービスをゼロから構築。OpenAPI YAML 定義から型安全 server/client コードを自動生成、Postgres で永続化、ログと分散トレーシングで可観測性追加。全体フローは 30 分未満、各ステップに既製パッケージあり。session 末尾で Swift Server Workgroup 孵化プロセス紹介——Sandbox → Incubating → Graduated で本番利用可能パッケージを選別。

詳細

OpenAPI Generator で API 層を自動生成（03:23）

Package.swift で 2 target 設定：EventAPI（OpenAPIGenerator プラグイン付き）と EventService（実行可能 target）。OpenAPIGenerator プラグインがコンパイル時に openapi.yaml を読み、APIProtocol と対応 request/response 型を自動生成。

openapi: "3.1.0"
info:
  title: "EventService"
  version: "1.0.0"
servers:
  - url: "https://localhost:8080/api"
    description: "Example service deployment."
paths:
  /events:
    get:
      operationId: "listEvents"
      responses:
        "200":
          description: "A success response with all events."
          content:
            application/json:
              schema:
                type: "array"
                items:
                  $ref: "#/components/schemas/Event"
    post:
      operationId: "createEvent"
      requestBody:
        description: "The event to create."
        required: true
        content:
          application/json:
            schema:
              $ref: '#/components/schemas/Event'
      responses:
        '201':
          description: "A success indicating the event was created."
        '400':
          description: "A failure indicating the event wasn't created."
components:
  schemas:
    Event:
      type: "object"
      description: "An event."
      properties:
        name:
          type: "string"
          description: "The event's name."
        date:
          type: "string"
          format: "date"
          description: "The day of the event."
        attendee:
          type: "string"
          description: "The name of the person attending the event."
      required:
        - "name"
        - "date"
        - "attendee"

キーポイント:

  • operationId が生成コードのメソッド名を決定（listEvents、createEvent）
  • $ref が components/schemas/Event を参照。生成コードは Components.Schemas.Event 型を出力
  • required フィールドが必須属性を标注。生成コードの対応型は non-Optional

APIProtocol 実装 + PostgresNIO 接続（07:08）

import OpenAPIRuntime
import OpenAPIVapor
import Vapor
import EventAPI
import PostgresNIO

@main
struct Service {
  let postgresClient: PostgresClient

  static func main() async throws {
    let application = try await Vapor.Application.make()
    let transport = VaporTransport(routesBuilder: application)

    let postgresClient = PostgresClient(
      configuration: .init(
        host: "localhost",
        username: "postgres",
        password: nil,
        database: nil,
        tls: .disable
      )
    )
    let service = Service(postgresClient: postgresClient)
    try service.registerHandlers(
      on: transport,
      serverURL: URL(string: "/api")!
    )

    try await withThrowingDiscardingTaskGroup { group in
      group.addTask {
        await postgresClient.run()
      }

      group.addTask {
        try await application.execute()
      }
    }
  }
}

extension Service: APIProtocol {
  func listEvents(
    _ input: Operations.listEvents.Input
  ) async throws -> Operations.listEvents.Output {
    let rows = try await self.postgresClient.query("SELECT name, date, attendee FROM events")

    var events = [Components.Schemas.Event]()
    for try await (name, date, attendee) in rows.decode((String, String, String).self) {
      events.append(.init(name: name, date: date, attendee: attendee))
    }

    return .ok(.init(body: .json(events)))
  }

  func createEvent(
    _ input: Operations.createEvent.Input
  ) async throws -> Operations.createEvent.Output {
    return .undocumented(statusCode: 501, .init())
  }
}

キーポイント:

  • PostgresClient は PostgresNIO 1.21 の新 async インターフェース。組み込み接続プール、structured concurrency でネットワーク障害時に自動復旧
  • registerHandlers(on:serverURL:) で APIProtocol 実装を Vapor ルートに登録
  • withThrowingDiscardingTaskGroup で PostgresClient と Vapor app を並行実行。どちらか失敗で他方もキャンセル
  • rows.decode((String, String, String).self) で行を直接タプルにデコード。AsyncSequence が行をプリフェッチして性能向上

文字列補間で SQL インジェクション防止（09:02）

func createEvent(
  _ input: Operations.createEvent.Input
) async throws -> Operations.createEvent.Output {
  switch input.body {
  case .json(let event):
    try await self.postgresClient.query(
      """
      INSERT INTO events (name, date, attendee)
      VALUES (\(event.name), \(event.date), \(event.attendee))
      """
    )
    return .created(.init())
  }
}

キーポイント:

  • 文字列連結に見えるが、PostgresNIO が String interpolation をオーバーロードし、コンパイル時に補間をパラメータ化クエリ + 値バインドに変換
  • SQL インジェクション完全免疫、コード可読性維持——Swift の「ergonomic but safe」

可観測性三件套：ログ + メトリクス + トレーシング（11:34）

func listEvents(
  _ input: Operations.listEvents.Input
) async throws -> Operations.listEvents.Output {
  let logger = Logger(label: "ListEvents")
  logger.info("Handling request", metadata: ["operation": "\(Operations.listEvents.id)"])

  Counter(label: "list.events.counter").increment()

  return try await withSpan("database query") { span in
    let rows = try await postgresClient.query("SELECT name, date, attendee FROM events")
    return try await .ok(.init(body: .json(decodeEvents(rows))))
  }
}

キーポイント:

  • swift-log は構造化ログをサポート。metadata 辞書で追加コンテキスト
  • swift-metrics の Counter でリクエスト数追跡。バックエンド非依存——Prometheus 等に接続可能
  • swift-distributed-tracing の withSpan で DB クエリ外側に span を包み、リクエスト端到端パスをトレース
  • Bootstrap 順序：LoggingSystem → MetricsSystem → InstrumentationSystem——後 2 つはログ出力が必要な場合あり

エラー処理で PSQLError 詳細を抽出（13:38）

func createEvent(
  _ input: Operations.createEvent.Input
) async throws -> Operations.createEvent.Output {
  switch input.body {
  case .json(let event):
    do {
      try await self.postgresClient.query(
        """
        INSERT INTO events (name, date, attendee)
        VALUES (\(event.name), \(event.date), \(event.attendee))
        """
      )
      return .created(.init())
    } catch let error as PSQLError {
      let logger = Logger(label: "CreateEvent")

      if let message = error.serverInfo?[.message] {
        logger.info(
          "Failed to create event",
          metadata: ["error.message": "\(message)"]
        )
      }

      return .badRequest(.init())
    }
  }
}

キーポイント:

  • PSQLError の description は意図的に詳細を省略——DB schema の偶発漏洩を防止
  • serverInfo 属性でサーバー返却詳細エラー（duplicate key violation 等）を抽出
  • catch 後 .badRequest を返し、ログに具体原因を記録——本番デバッグの重要情報

重要ポイント

  • 何をするか：OpenAPI Generator + Vapor で Swift サーバープロジェクト骨格を迅速構築。価値：OpenAPI YAML が API ドキュメントとコード生成入力の両方。1 定義から型安全 server/client コード、手書きルーティングとシリアライズのエラー確率低減。始め方：Package.swift に swift-openapi-generator と swift-openapi-vapor 依存追加、openapi.yaml 作成、プラグインで APIProtocol 自動生成、メソッド実装。

  • 何をするか：既存 Swift サーバープロジェクトに可観測性追加。価値：PSQLError デフォルト description は詳細非表示。ログとトレーシングなしでは本番調査は暗闇。三件套（swift-log + swift-metrics + swift-distributed-tracing）はバックエンド非依存——ターミナル/Prometheus/OpenTelemetry から開始、後期バックエンド変更でビジネスコード不変。始め方：LoggingSystem → MetricsSystem → InstrumentationSystem 順で bootstrap。重要パスに Logger.info、Counter.increment、withSpan 追加。

  • 何をするか：パッケージ選定時 Swift Server Workgroup 孵化リストを優先。価値：孵化プロセス（Sandbox → Incubating → Graduated）が API 互換性、ドキュメント品質、長期メンテナンスに明確要件。Graduated レベルは本番環境でより信頼。始め方：swift.org/sswg で孵化リスト確認、Graduated 優先。既存需要未カバーなら swift.org/packages と Swift Package Index の server カテゴリで検索。

  • 何をするか：PostgresNIO の PostgresClient で手書き DB 接続管理を置換。価値：PostgresClient は組み込み接続プール、接続自動ウォーム、クエリ分散、structured concurrency でネットワーク障害時自動復旧——手書き接続管理より信頼。始め方：PostgresNIO を 1.21+ にアップグレード、PostgresClient(configuration:) 作成、withThrowingDiscardingTaskGroup で実行。

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