3-8.【函数式编程】比较使用 struct 不可变数组和 class 可变数组在并发环境下的安全性。

1️⃣ 核心区别

特性	struct + let（不可变数组）	class + var（可变数组）
类型	值类型	引用类型
默认行为	赋值/传递会复制，修改生成新副本	赋值/传递是引用，共享同一对象
可变性	不可变，无法修改内容	可变，可随时修改
线程安全	默认线程安全（只读）	默认不线程安全，需要加锁
性能	大型结构可能复制开销，但 Swift 做了优化（Copy-on-Write）	修改无需复制，性能高，但要处理竞争条件

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2️⃣ struct 不可变数组在并发环境

let numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4]

// 并发访问
DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 4) { i in
    print(numbers[i])  // 只读访问，没有副作用
}

特点：

• 数组是 let，不可修改 → 线程安全

• Swift 的值类型在传递和赋值时会做 Copy-on-Write：

  • 当没有修改时，不会复制，性能开销小
  • 修改时才生成副本 → 并发读取仍然安全

✅ 结论：只读访问的 struct 不需要额外同步机制。

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3️⃣ class 可变数组在并发环境

class NumberHolder {
    var numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4]
}

let holder = NumberHolder()

// 并发修改
DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 4) { i in
    holder.numbers.append(i) // ❌ 竞态条件
}

问题：

• 数组是引用类型，多个线程共享同一对象

• 并发写操作会导致：

  • 数据竞争（race condition）
  • 崩溃或数据损坏

解决方法：

1. 使用 DispatchQueue 串行访问：

let queue = DispatchQueue(label: "sync.queue")
queue.async {
    holder.numbers.append(5)
}

2. 使用 NSLock / DispatchSemaphore 保护访问：

let lock = NSLock()
DispatchQueue.global().async {
    lock.lock()
    holder.numbers.append(10)
    lock.unlock()
}

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4️⃣ 总结对比

特性	struct + let（不可变数组）	class + var（可变数组）
读操作	多线程安全	多线程安全
写操作	不可写，无需同步	多线程不安全，必须同步
性能	Copy-on-Write，有时会复制	写操作直接修改，无复制，但加锁影响性能
适用场景	并发读取、函数式风格、数据不可变	需要共享可变状态，或高性能修改

💡 经验法则：

并发环境下，如果可以使用 struct + let → 优先选择不可变数组
避免共享可变状态带来的复杂性和 bug。

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