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详解Swift中 Sendable AnyActor Actor GlobalActor MainActor Task、await、async

article 2025/2/9 5:05:54

详解Swift中 Sendable AnyActor Actor GlobalActor MainActor 的关联或者关系及其各自的作用和用法以及与 Task、await、async：

Sendable 协议
作用：
Sendable 是一个协议，它用于标记可以安全地跨线程或异步任务传递的数据类型。符合 Sendable 协议的类型可以在并发环境中被安全地传递，避免因数据竞争而产生的问题。

使用场景：
如果你希望将某个对象安全地传递给其他任务（如 Task），那么这个对象就必须符合 Sendable 协议。
在并发环境下，Swift 会确保 Sendable 类型的对象不会在多个线程之间产生数据竞争。
示例：

struct MyStruct: Sendable {
    var value: Int
}

在上面的例子中，MyStruct 遵循了 Sendable 协议，因此它可以被安全地传递给多个并发任务。

Sendable 与 Task、async、await 的关系：
Task 会在不同的并发上下文中执行。如果你需要将某些数据从一个任务传递到另一个任务中，这些数据就需要符合 Sendable 协议。
await 和 async 会创建异步任务，如果传递的数据不符合 Sendable，编译器会报错，提示数据类型不是可发送的。

Actor 类型
作用：
Actor 是一种新的引用类型，专门用于确保在并发环境中的数据安全。Actor 通过序列化对其内部状态的访问来避免数据竞争。它通过自动同步访问来保证多线程环境中的线程安全。

使用场景：
Actor 主要用于封装需要在并发环境下访问的状态或数据，它确保数据不会被多个线程同时修改。
Actor 会保护其内部状态，所有对 Actor 内部数据的访问都会被序列化，因此可以避免数据竞态和不一致的状态。
示例：

actor Counter {
    private var value = 0
    
    func increment() {
        value += 1
    }
    
    func getValue() -> Int {
        return value
    }
}

let counter = Counter()
Task {
    await counter.increment()
    let currentValue = await counter.getValue()
    print(currentValue)
}

Actor 与 Sendable 的关系：
Actor 本身是线程安全的，但如果 Actor 内部持有非 Sendable 类型的对象，它就不能跨线程或任务传递该对象。
如果你将 Actor 的实例作为任务的一部分进行传递，它需要符合 Sendable 协议，这意味着 Actor 中的所有状态和数据也需要是 Sendable 的。

AnyActor 类型
作用：
AnyActor 是一个类型擦除的包装器，允许你将某个具体的 Actor 类型转为通用的 Actor 类型。它通常用于在无法预先知道具体 Actor 类型的场景中，或者当你需要在函数或方法中处理不同类型的 Actor 时。

使用场景：
当你需要处理多个不同类型的 Actor，并且无法在编译时确定具体的类型时，AnyActor 就非常有用。
示例：

actor MyActor {
    var value: Int = 0
}

func performAction(actor: AnyActor) {
    // 对 AnyActor 做一些操作
}

GlobalActor 协议
作用：
GlobalActor 是一个协议，它允许你为全局共享的并发环境（如主线程或后台线程）指定一个特定的执行上下文。通过 GlobalActor，你可以确保某些代码始终在特定的线程或调度队列上执行。

使用场景：
例如，MainActor 是一个 GlobalActor，它确保某些代码在主线程上执行，通常用于 UI 更新操作。
示例：

@globalActor
struct MainActor: GlobalActor {
    static let shared = MainActor()
}

@MainActor
func updateUI() {
    // 此方法会在主线程上执行
}

MainActor 类型
作用：
MainActor 是一个特殊的 GlobalActor，它确保标记的代码总是在主线程上执行。由于 UI 更新通常必须在主线程上进行，因此 MainActor 主要用于确保 UI 更新代码运行在主线程。

使用场景：
UI更新：在 SwiftUI 或 UIKit 中，需要确保界面更新代码运行在主线程，因此可以用 @MainActor 属性来标记这些方法。
示例：

@MainActor
func updateUI() {
    // 只有在主线程中执行
    print("UI is updated!")
}

Task {
    await updateUI() // 确保在主线程执行
}

Task、async 和 await 与上述概念的关系
async 和 await：async 用于标记异步函数，await 用于等待异步函数的结果。在并发环境中，你可以通过 async 和 await 来执行任务，而不阻塞线程。

Task：Task 用于创建一个并发任务，它允许你在后台执行异步代码。你可以通过 Task 来启动异步代码并使用 await 来等待它的结果。

Actor 和 MainActor：当你在 Task 中使用 await 时，如果你的任务需要访问某个 Actor 类型的数据，确保你使用正确的并发上下文。例如，访问 UI 相关的状态时，要确保它在主线程上执行，可以使用 @MainActor 标记。

综合示例：

@MainActor
actor ViewModel {
    var data: String = "Hello"

    func updateData() {
        data = "Updated"
        print("Data updated on the main thread")
    }
}

func performAsyncWork() async {
    let viewModel = ViewModel()
    await viewModel.updateData() // 在主线程执行
}

Task {
    await performAsyncWork()
}

总结：
Sendable 是用于标记可以安全地传递的数据类型。
Actor 用于封装并发访问的对象，保证数据安全。
AnyActor 用于类型擦除，使得不同类型的 Actor 可以通用处理。
GlobalActor 和 MainActor 用于指定代码执行的全局并发上下文，确保代码在特定的线程上执行。
Task、async 和 await 用于创建和管理异步任务。

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