2-17.【Concurrency】actor 之间的消息传递是同步还是异步？它如何保证线程安全？

1️⃣ 核心结论

Actor 之间的消息传递是异步的（async），每个消息封装为任务排入目标 Actor 的 executor 队列，保证同一时间只有一个任务访问 Actor 内部状态，从而天然线程安全。

换句话说：

• Actor 内部属性永远不会被多个线程同时访问
• 跨 Actor 调用必须使用 await
• executor 串行化任务执行

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2️⃣ 消息传递的本质

① 什么是消息

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

• 当一个 Actor A 调用 B 的方法：

await account.deposit(100)

• 编译器和 runtime 会做三件事：

1. 封装调用为任务（message）

   • 包含方法、参数、continuation

2. 放入目标 Actor 的 executor 队列

   • 任务排队执行

3. 调用者 await 任务完成

   • await 等待任务执行完成返回结果

这就是异步消息传递，而非直接函数调用。

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② executor 队列保证串行性

• 每个 Actor 的 executor 维护一个任务队列
• 同一时间只允许一个任务执行 Actor 内部代码
• 所以 Actor 内部属性访问 天然串行化

Actor Executor Queue
 ├─ Task 1
 ├─ Task 2
 └─ Task 3

• 任务逐个执行 → 无竞争

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3️⃣ 线程安全是如何保证的

✅ 通过隔离和串行执行

1. 状态隔离

   • Actor 内部属性只能通过 Actor 的 executor 访问

2. 串行任务执行

   • 每个任务完成前，队列中的下一个任务无法访问属性

3. 异步消息

   • 跨 Actor 调用必须 await，调用者等待执行完成，不能直接并发修改

结果：Actor 内部属性永远不会被多线程同时访问 → 无数据竞争

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4️⃣ 示例

actor BankAccount {
    private var balance: Int = 0
    
    func deposit(_ amount: Int) {
        balance += amount
    }
    
    func transfer(to other: BankAccount, amount: Int) async {
        if balance >= amount {
            balance -= amount
            await other.deposit(amount)
        }
    }
}

• transfer 调用跨 Actor other.deposit
• 编译器强制 await → 消息异步发送给 other 的 executor
• 目标 Actor 的状态不会被并发访问
• 线程安全由 executor 串行执行保证

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5️⃣ Actor 消息传递 vs 同步调用

维度	Actor 消息传递	同步函数调用
执行	异步排队	立即执行
线程安全	✅ 单线程串行访问	❌ 多线程需要锁
await	必须	不需要
可组合性	高（跨 Actor async/await）	低（容易死锁）

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6️⃣ 直观比喻

• Actor = “单线程仓库 + 消息队列”
• 调用跨 Actor = “发请求给仓库，让仓库排队处理”
• await = “等待仓库处理完成返回结果”
• 内部状态不会被多个线程同时访问 → 安全

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7️⃣ 面试必背总结

在 Swift 中，Actor 之间的消息传递是异步的，每个调用被封装为任务放入目标 Actor 的 executor 队列，串行执行 Actor 内部逻辑；这种机制保证了 Actor 内部状态天然线程安全，无需锁，也消除了数据竞争和死锁风险。