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Swift Actors是swift 5.5新引入的，作為對(duì)Concurrency最重要的特性變更，Actor試圖解決并行開發(fā)中常見的數(shù)據(jù)競爭問題。

什么是Actor

Actor的概念并不新鮮， Actor 模式是一個(gè)通用的并發(fā)編程模型，而非某個(gè)語言或框架所有，幾乎可以用在任何一門編程語言中，最早Actor模型(Actor model)首先是由Carl Hewitt在1973定義， 由Erlang OTP 推廣。Actor類似面向?qū)ο缶幊蹋∣O）中的對(duì)象，每個(gè)Actor實(shí)例封裝了自己相關(guān)的狀態(tài)，并且和其他Actor處于物理隔離狀態(tài)。Actor模型內(nèi)部的狀態(tài)由它自己維護(hù)即它內(nèi)部數(shù)據(jù)只能由它自己修改(通過消息傳遞來進(jìn)行狀態(tài)修改)，同時(shí)Actor內(nèi)部是以單線程的模式來執(zhí)行的，所以使用Actors模型進(jìn)行并發(fā)編程可以很好地避免數(shù)據(jù)不同步的問題。
在 Swift 當(dāng)中，actor 包含 state、mailbox、executor 三個(gè)重要的組成部分，其中：

• state 就是 actor 當(dāng)中存儲(chǔ)的值，它是受到 actor 保護(hù)的，訪問時(shí)會(huì)有一些限制以避免數(shù)據(jù)競爭（data race）。
• mailbox 字面意思是郵箱的意思，在這里我們可以理解成一個(gè)消息隊(duì)列。外部對(duì)于 actor 的可變狀態(tài)的訪問需要發(fā)送一個(gè)異步消息到 mailbox 當(dāng)中，actor 的 executor 會(huì)串行地執(zhí)行 mailbox 當(dāng)中的消息以確保 state 是線程安全的。
• executor，actor 的邏輯（包括狀態(tài)修改、訪問等）執(zhí)行所在的執(zhí)行器。

在Swift中定義一個(gè)Actor和定義一個(gè)Class是類似的，只是關(guān)鍵字由class改成了actor。Actor也同樣支持構(gòu)造器，屬性和方法，也支持索引器。actor甚至支持protocol和模版元編程。不過在定義actor的屬性時(shí)需要立即初始化構(gòu)造。

actor BankAccount {
    let accountNumber: String
    var balance: Double

    init(accountNumber: String, initialDeposit: Double) {
        self.accountNumber = accountNumber
        self.balance = initialDeposit
    }
}

Actor是一個(gè)引用類型，和struct值類型不同，Actor更像是確保了數(shù)據(jù)線程安全的 class，例如：
let account = BankAccount(accountNumber: 1234, initialDeposit: 1000)
let account2 = account
print(account === account2) // true
我們可以用類似于 class 的方式來構(gòu)造 actor，并且創(chuàng)建多個(gè)變量指向同一個(gè)實(shí)例，以及使用 === 來判斷是否指向同一個(gè)實(shí)例。程序運(yùn)行時(shí)，我們也可以看到 account 和 account2 指向的地址是相同的：

同時(shí)actor不支持繼承。

actor不支持繼承

actor如何解決數(shù)據(jù)競爭問題？

以典型的銀行賬號(hào)系統(tǒng)為例，在以往的編程中，我們可以使用串行隊(duì)列將所有的異步線程調(diào)用都在串行的隊(duì)列中進(jìn)行操作。

final class BankAccountWithQueue {
    let accountNumber = "XXXXXXX"

    /// A combination of a private backing property and a computed property allows for synchronized access.
    private var _balance: Double = 0
    var balance: Double {
        queue.sync {
            _balance
        }
    }

    /// A concurrent queue to allow multiple reads at once.
    private var queue = DispatchQueue(label: "bank.deposit.queue", attributes: .concurrent)

    func deposit(amount: Double){
        /// Using a barrier to stop reads while writing
        queue.sync(flags: .barrier) {
            _balance += amount
        }
    }

    func withdraw(amount: Double) {
        /// Using a barrier to stop reads while writing
        queue.sync(flags: .barrier) {
            _balance -= amount
        }
    }

}

在actor中，不能直接修改通過修改屬性方式來操作balance。Actor為了實(shí)現(xiàn)屬性隔離，actor 的可變狀態(tài)只能在 actor 內(nèi)部被修改，同時(shí)要求對(duì)actor的狀態(tài)修改都通過郵件方式，actor在收到郵件后會(huì)一一進(jìn)行處理并異步返回結(jié)果（有點(diǎn)像我們上面的queue的實(shí)現(xiàn)）。
針對(duì)BankAccout如果要進(jìn)行存錢，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

extension BankAccount {
    func deposit(amount: Double) async {
        assert(amount >= 0)
        balance = balance + amount
    }
}

現(xiàn)在我們可以通過代碼來操作錢包賬戶了

let account = BankAccount(accountNumber: 1234, initialDeposit: 1000)

print(account.accountNumber) // OK，不可變狀態(tài)
print(await account.balance) // 可變狀態(tài)的訪問需要使用 await

await account.deposit(amount: 90) // actor 的函數(shù)調(diào)用需要 await
print(await account.balance)

上面的代碼可以發(fā)現(xiàn)accountNumber的訪問可以直接進(jìn)行，但是balance需要使用await調(diào)用，同樣對(duì)于方法的調(diào)用由于函數(shù)簽名為async，也需要進(jìn)行await。實(shí)際上就是await調(diào)用封裝了發(fā)郵件的過程。
我們再來看一下轉(zhuǎn)賬的實(shí)現(xiàn)：

extension BankAccount {
  enum BankError: Error {
    case insufficientFunds
  }

  func transfer(amount: Double, to other: BankAccount) async throws {
    assert(amount > 0)

    if amount > balance {
      throw BankError.insufficientFunds
    }
    balance = balance - amount
    // other.balance = other.balance + amount 錯(cuò)誤示例
    await other.deposit(amount: amount) // OK
  }
}

account可以修改自己的balance但是不能修改other的balance。因?yàn)閠ransfer函數(shù)處理郵件僅限作用于自己的郵件，如果要修改其他實(shí)例對(duì)象的狀態(tài)只能調(diào)用其他實(shí)例對(duì)象的方法?？梢钥闯鯽ctor的狀態(tài)要求只能在自己的實(shí)例中修改，不能跨實(shí)例修改狀態(tài)。
Actor的屬性默認(rèn)都是隔離的，但有時(shí)候一些屬性可能不需要進(jìn)行保護(hù)，比如BankAccount的accountNumber在構(gòu)造后就不可變。Swift也允許為Actor聲明不需要隔離的屬性：

actor BankAccount {
    nonisolated let accountNumber: String
}

同時(shí)也可以用nonisolated修飾函數(shù)。但是nonisolated修飾的函數(shù)不能直接訪問被隔離的狀態(tài)，只能像外部函數(shù)一樣使用await來異步訪問。

extension BankAccount : CustomStringConvertible {
    nonisolated var description: String {
        "Bank account #\(accountNumber)"
    }
    nonisolated func desc() async{
        print(self.accountNumber)
        print( await self.balance)
    }
}

@MainActor和main queue

有了Concurrency中的Actor概念，SwiftUI 中也引入了@MainActor的裝飾器，使用@MainActor裝飾器可以讓一個(gè)類或者函數(shù)都在主線程執(zhí)行，使用MainActor.run()還可以將一些任務(wù)推送到主線程執(zhí)行。

async {
    await MainActor.run {
        // Perform UI updates
    }
}

這在開發(fā)UI關(guān)聯(lián)狀態(tài)Model的時(shí)候非常有用，在Combine中我們常常定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)ObservableObject類對(duì)象，并用@Published來修飾可能會(huì)發(fā)生變化的狀態(tài)屬性，通過@MainActor裝飾器可以保障我們的UI更新都是在主線程進(jìn)行

@MainActor
class AccountViewModel: ObservableObject {
    @Published var username = "Anonymous"
    @Published var isAuthenticated = false
}

在SwitUI中Apple更進(jìn)一步，對(duì)使用@StateObject和@ObservedObject, Swift會(huì)確保其對(duì)UI的更新運(yùn)行在Main Actor之上，這樣你有時(shí)候在開發(fā)SwiftUI程序時(shí)不小心在異步線程更新了狀態(tài)，SwitUI的body方法仍然會(huì)在主線程進(jìn)行更新。

struct ContentView: View {
    @StateObject private var accountViewModel = AccountViewModel()
}

雖然SwiftUI會(huì)對(duì)@StateObject和@ObservedObject對(duì)象在body的方法更新上保障在主線程執(zhí)行，仍然還是建議對(duì)UI所監(jiān)聽的對(duì)象添加@MainActor裝飾器，這樣可以保證所有對(duì)UI的修改能在主線程執(zhí)行（不能保證其他非body方法沒有對(duì)UI對(duì)象進(jìn)行訪問和修改），尤其針對(duì)一些從服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)的異步方法調(diào)用很有效果。