Actor

在Swift中，Actor 是一种并发编程模型，用于处理并发任务和共享状态。它于Swift 5.5中引入，并在后续版本中得到了进一步的完善。

actor 是用于封装状态和执行并发操作的类型，它确保了在同一时间只有一个线程（或任务）可以访问其内部状态，从而避免了数据竞争和其他并发问题。

1、actor 的基本特性

  1. 封装性：actor 封装了它的状态和执行这些状态操作的代码。这意味着，所有对actor内部状态的访问都必须通过actor自身的方法来进行。

  2. 隔离性：actor 的方法默认是隔离的（isolated），这意味着在任何给定时间，只有一个线程（或任务）可以执行actor的某个方法。这种隔离性保证了并发安全。

  3. 非阻塞：虽然actor的方法默认是串行执行的，但Swift的并发模型允许你使用async/await来编写非阻塞的并发代码。这意味着，当你等待一个actor方法完成时，你可以同时执行其他任务。

  4. 消息传递：当你从一个线程（或任务）向actor发送消息（即调用其方法）时，该消息会被排队并在actor的上下文中串行处理。这类似于传统并发模型中的消息传递机制。

如何定义和使用 actor

在Swift中，你可以使用actor关键字来定义一个actor类型。例如：

actor Counter {  
    private var count = 0  
  
    func increment() async {  
        count += 1  
    }  
  
    func getCount() -> Int {  
        return count  
    }  
}

注意，在这个例子中，increment 方法被标记为async，因为它修改了actor的内部状态，并且可能需要等待（尽管在这个简单的例子中它并没有）。而getCount 方法没有标记为async，因为它只是读取actor的状态而不进行修改。然而，由于actor的隔离性，直接从actor外部调用getCount 可能不会总是返回最新的值，因为当你读取count时，另一个任务可能已经修改了它。为了避免这个问题，你可以将getCount 也标记为async 并返回一个未来的值（如async 函数通常所做的那样），但在这个简单的例子中，我们假设你了解这一点并在使用时进行了适当的同步。

注意事项

  • actor 的方法默认是隔离的，这意味着你不能直接从actor外部访问其属性。如果你需要这样做，你应该通过actor的方法来进行。

  • 当你从actor外部调用一个async 方法时，你应该使用await 关键字来等待结果，除非你有其他方式来处理异步性（如使用Task）。

  • actor 之间的通信通常是通过调用对方的方法来进行的，这有助于保持代码的清晰和可维护性。

  • actor 的使用应该谨慎，因为它们可能会引入额外的开销和复杂性。在不需要并发安全性的地方，你应该考虑使用其他类型的并发模型或数据结构。

2、使用

1. 定义 Actor

首先，你需要定义一个 Actor 类型。Actor 类型必须遵循 Actor 协议，并且它的属性和方法必须是 nonmutating 的。

import Foundation

actor MyActor {
    var counter = 0
    
    func increment() {
        counter += 1
    }
    
    func getCounter() -> Int {
        return counter
    }
}

2. 创建 Actor 实例

你可以像创建普通类实例一样创建 Actor 实例。

let myActor = MyActor()

3. 在 Actor 上调用方法

要调用 Actor 上的方法，你需要使用 async 关键字，并且必须在 async 函数或 Task 中进行。

Task {
    await myActor.increment()
    let count = await myActor.getCounter()
    print("Counter: \(count)")
}

4. 使用 async let 并发执行

你可以使用 async let 来并发执行多个 Actor 方法调用。

Task {
    async let count1 = myActor.getCounter()
    async let count2 = myActor.increment()
    
    let results = await (count1, count2)
    print("Results: \(results)")
}

5. 使用 await 等待结果

在调用 Actor 方法时，你需要使用 await 关键字来等待结果。

Task {
    let count = await myActor.getCounter()
    print("Counter: \(count)")
}

6. 使用 withCheckedContinuation 进行回调

如果你需要在 Actor 方法完成后执行某些操作，可以使用 withCheckedContinuation。

Task {
    myActor.getCounter().withCheckedContinuation { continuation in
        continuation.resume(returning: 42)
    }
}

7. 使用 async 和 await 进行异步编程

Actor 模型与 Swift 的 async 和 await 异步编程模型紧密结合，使得编写并发代码更加简单和安全。

Task {
    await myActor.increment()
    let count = await myActor.getCounter()
    print("Counter: \(count)")
}

通过这些步骤和示例，你可以看到如何在 Swift 中使用 Actor 来处理并发任务和共享状态。Actor 模型提供了一种安全且高效的方式来管理并发，避免了数据竞争和并发问题。

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