2-14.【Concurrency】Actor 是如何保证数据隔离的？与锁机制相比有什么优势？

一句话核心

Actor 通过将其状态完全隔离在单一执行上下文（executor）内，只允许通过异步消息（async 方法）访问，从而保证数据安全，不需要显式锁。

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1️⃣ Actor 的基本概念

actor BankAccount {
    private var balance: Int = 0

    func deposit(_ amount: Int) {
        balance += amount
    }

    func withdraw(_ amount: Int) -> Bool {
        if balance >= amount {
            balance -= amount
            return true
        } else {
            return false
        }
    }

    func getBalance() -> Int {
        balance
    }
}

特点：

1. 状态隔离

   • balance 只能被 actor 自己访问

2. 异步访问

   • 跨 actor 调用必须 await

3. executor 单线程保证

   • actor 内部执行上下文串行化

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2️⃣ 数据隔离如何实现

执行上下文（executor）

• 每个 actor 有自己的 executor
• actor 内部任务顺序执行
• 同一时间只有一个任务能访问 actor 的状态

Actor (executor)
 ├─ Task 1 accessing balance
 ├─ Task 2 queued
 └─ Task 3 queued

• Task 2/3 等待 Task 1 完成
• 不会出现数据竞争
• 不需要锁

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async 消息传递

await account.deposit(100)

• 调用会被封装成 消息任务
• 放入 actor 的 executor 队列
• 异步顺序执行
• 任何跨 actor 访问都通过 await 调度

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3️⃣ 与传统锁机制对比

特性	Actor	锁（Mutex / NSLock）
数据隔离	✅ 完全隔离	❌ 手动保护
锁粒度	单个 actor	任意共享资源
死锁风险	❌ 消息队列顺序执行	✅ 高（容易死锁）
并发可推理性	高	低（必须仔细分析临界区）
可组合性	✅ async/await 支持跨 actor	❌ 复杂，需要手动管理
可扩展性	高（多 actor 并发）	受锁冲突限制

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4️⃣ Actor 的核心优势

1. 消除数据竞争

   • 不需要手动加锁，状态隔离 + executor 串行执行

2. 消除死锁 / 优先级反转问题

   • 内部消息队列顺序处理

3. 与 async/await 天然整合

   • 跨 actor 调用是异步的 → 自然等待

4. 可组合性强

   • Actor 之间可以同时处理多个任务（不同 executor）

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5️⃣ 小陷阱（必须知道）

1. 跨 actor 调用必须 await

   await account.deposit(100) // 必须 await
   

   • 否则编译错误

2. actor 内部同步访问安全

   func transfer(to other: BankAccount, amount: Int) async {
       if await withdraw(amount) {
           await other.deposit(amount)
       }
   }
   

   • 跨 actor 可能需要处理死锁或顺序问题
   • 但 actor 内状态是安全的

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6️⃣ 直观类比

• Actor = “单线程服务 + 异步消息队列”
• 锁机制 = “共享房间，谁先锁谁进房间”
• Actor 不用抢房间，状态独占；锁机制需要你自己管理房间的开关和优先级。

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7️⃣ 面试必背总结

Swift 的 Actor 通过 executor 串行化其内部状态访问、隔离数据，只能通过异步方法访问，从而消除了数据竞争和死锁风险；相比传统锁机制，Actor 提供了更安全、更可推理、更易组合的并发模型。