如何在Mutex结合属性包装器的场景下支持非Sendable值？

问题背景 #

现有Atomic属性包装器代码：

@available(iOS 18.0, *)
@propertyWrapper
public final class Atomic<Value: Sendable>: Sendable {
  private let mutex: Mutex<Value>
  public init(wrappedValue: Value) {
    self.mutex = Mutex(wrappedValue)
  }
  public var wrappedValue: Value {
    get { mutex.withLock { $0 } }
    set { mutex.withLock { $0 = newValue }}
  }
  public var projectedValue: Atomic<Value> { self }
}

游戏中使用示例：

@Atomic
private(set) var cameraTransform: Transform = .identity

当前包装器要求Value遵循Sendable，但需要保护非Sendable类型的数据。直接使用Mutex可行（仅对闭包参数/返回值有sending要求），但属性包装器无法用sending修饰wrappedValue的get/set，因此需要变通方案。

方案1：闭包式安全访问（推荐） #

放弃直接通过wrappedValue暴露非Sendable值，转而通过包装器提供带sending闭包的withLock方法，所有操作在锁保护下完成，同时放宽泛型约束：

@available(iOS 18.0, *)
@propertyWrapper
public final class Atomic<Value> {
  private let mutex: Mutex<Value>
  
  public init(wrappedValue: Value) {
    self.mutex = Mutex(wrappedValue)
  }
  
  // 单线程/明确安全场景下可直接访问
  public var wrappedValue: Value {
    get { mutex.withLock { $0 } }
    set { mutex.withLock { $0 = newValue } }
  }
  
  // 核心安全API：所有值操作在锁内完成，适配非Sendable类型
  public func withLock<T>(_ operation: @sending (inout Value) throws -> T) rethrows -> T {
    try mutex.withLock(operation)
  }
  
  public var projectedValue: Atomic<Value> { self }
}

使用方式

@Atomic
private(set) var cameraTransform: Transform = .identity

// 安全修改值（操作完全在锁内执行）
cameraTransform.projectedValue.withLock { transform in
  transform.position.x += 10
  transform.rotation.z = .pi / 2
}

// 安全读取并处理
let currentPosition = cameraTransform.projectedValue.withLock { $0.position }

优势

• 保留属性包装器的简洁语法
• 通过闭包确保非Sendable值的操作始终在锁保护下，符合Mutex的安全约束
• 可选保留wrappedValue直接访问，适配单线程场景

方案2：@unchecked Sendable标记（不推荐） #

如果必须保留wrappedValue的直接get/set，可手动标记包装器为@unchecked Sendable，移除Value的Sendable约束：

@available(iOS 18.0, *)
@propertyWrapper
public final class Atomic<Value>: @unchecked Sendable {
  private let mutex: Mutex<Value>
  
  public init(wrappedValue: Value) {
    self.mutex = Mutex(wrappedValue)
  }
  
  public var wrappedValue: Value {
    get { mutex.withLock { $0 } }
    set { mutex.withLock { $0 = newValue } }
  }
  
  public var projectedValue: Atomic<Value> { self }
}

注意事项

• @unchecked Sendable意味着你手动担保类型的线程安全性，编译器不再做检查
• 跨线程直接get/set非Sendable的wrappedValue可能触发数据竞争，仅适合能确保访问安全的场景（如单线程读写）

原理说明 #

Mutex的withLock支持非Sendable值，是因为其闭包被标记为@sending，值的操作被限制在锁内，不会暴露到其他线程。而属性包装器的wrappedValue无法用sending修饰，直接返回/接收非Sendable值会触发编译器错误。闭包式API规避了这个问题，既符合安全约束，又保留了包装器的便利性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HL666