SwiftUI 断路器与网络弹性模式（防止级联故障）

Source: Dev.to

大多数应用都会这样调用 API：

try await api.fetchUser()

这样可以正常工作……直到服务器开始出现故障。此时你的应用可能会：

• 立即重试
• 发送数百个失败的请求
• 消耗电池电量
• 给后端造成过载
• 使 UI 变慢
• 加剧故障的影响

这被称为 cascading failure（级联故障）。生产环境的应用需要相应的保护机制。

🧠 核心原则

当系统出现故障时，停止让情况更糟。系统应当检测到故障并暂停请求，而不是无休止地重试。

🧱 1. 什么是断路器？

断路器可以防止对出现故障的服务进行重复调用。它有三种状态：

Closed → Normal operation
Open → Requests blocked
Half-Open → Testing recovery

流程

Requests Fail
→ Circuit Opens
→ Requests Blocked
→ Recovery Test
→ Circuit Closes

🔌 2. 定义电路状态

enum CircuitState {
    case closed
    case open(until: Date)
    case halfOpen
}

• Closed → 允许请求
• Open → 暂时阻止请求
• Half‑Open → 允许有限请求以测试恢复

🧬 3. 基本断路器实现

final class CircuitBreaker {
    private(set) var state: CircuitState = .closed
    private var failureCount = 0
    private let failureThreshold = 5
    private let timeout: TimeInterval = 30

    func recordFailure() {
        failureCount += 1
        if failureCount >= failureThreshold {
            state = .open(until: Date().addingTimeInterval(timeout))
        }
    }

    func recordSuccess() {
        failureCount = 0
        state = .closed
    }
}

故障会累计，直至断路器打开。

🚦 4. 当电路打开时阻止请求

在执行请求之前：

func canExecute() -> Bool {
    switch state {
    case .closed:
        return true
    case .open(let until):
        return Date() > until
    case .halfOpen:
        return true
    }
}

用法

guard breaker.canExecute() else {
    throw NetworkError.circuitOpen
}

这可以保护后端。

🔄 5. 转为半开

当超时时间到期时：

case .open(let until):
    if Date() > until {
        state = .halfOpen
        return true
    }

只有少量请求应当用于测试恢复。如果它们成功 → 关闭电路；如果它们失败 → 重新打开。

🔋 6. 为什么移动应用需要断路器

移动网络不稳定。常见的故障场景包括：

• 服务器宕机
• DNS 问题
• TLS 失败
• 限流
• 蜂窝网络丢包

如果没有断路器，您的应用可能会：

• 向后端发送大量请求
• 快速耗尽电池
• 放大故障影响

断路器可以防止这些问题。

🧱 7. 与 API 客户端集成

包装网络调用：

func performRequest(_ operation: () async throws -> T) async throws -> T {
    guard breaker.canExecute() else {
        throw NetworkError.circuitOpen
    }

    do {
        let result = try await operation()
        breaker.recordSuccess()
        return result
    } catch {
        breaker.recordFailure()
        throw error
    }
}

这使得弹性自动化。

🌐 8. 与重试策略相结合

断路器可以与重试一起使用。示例流程：

Request
→ Failure
→ Retry (exponential backoff)
→ Failure threshold reached
→ Circuit opens
→ Requests paused

这可以防止重试风暴。

🧪 9. 测试断路器

Test scenarios:

• repeated server errors
• timeout storms
• network disconnections
• recovery after outage
• half‑open transition

Verify that:

• requests stop during outages
• requests resume after recovery

⚠️ 10. 常见反模式

Avoid:

• infinite retries
• retrying immediately after failure
• ignoring server rate limits
• retrying while offline
• not tracking failure counts

These cause backend overload, cascading outages, and battery drain.

🧠 Mental Model

Request
 → Failure Detection
   → Circuit Breaker
     → Pause Requests
       → Recovery Probe
         → Resume Traffic

不要：“仅仅再次重试”。

🚀 最终思考

断路器为您的应用提供：

• 后端保护
• 更智能的重试行为
• 降低电池消耗
• 在故障期间的弹性
• 可预测的恢复