【Rust】17. Rust 中的并发

news2025/11/10 0:49:44

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17.1 线程

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thread::spawn 的返回值类型是 JoinHandle，JoinHandle 是一个拥有所有权的值
JoinHandle.join：通过调用 handle 的 join 会阻塞当前线程直到 handle 所代表的线程结束（也就是等待所关联的线程运行结束）
join 的调用位置会影响线程的运行顺序（比如：影响线程是否同时运行）

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可以在参数列表前使用 move 关键字强制闭包获取其使用的环境值的所有权。比如：使用 main 函数中的外部数据，这样就无法知道这些外部数据的生命周期，因此无法编译
move 关键字经常用于传递给 thread::spawn 的闭包，因为闭包会获取从环境中取得的值的所有权，因此会将这些值的所有权从一个线程传送到另一个线程
move 关键字覆盖了 Rust 默认保守的借用，但它不允许我们违反所有权规则

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use std::sync::mpsc;：mpsc 是 多个生产者，单个消费者（multiple producer, single consumer）的缩写。简而言之，Rust 标准库实现信道的方式意味着一个信道可以有多个产生值的发送（sending）端，但只能有一个消费这些值的接收（receiving）端
mpsc::channel 函数返回一个元组：第一个元素是发送端（发送者，tx），而第二个元素是接收端（接收者，rx，具有迭代器特性）
发送者方法：send（转移所有权）
send（转移所有权）：用来获取需要放入信道的值；该方法返回一个 Result<T, E> 类型，所以如果接收端已经被丢弃了，将没有发送值的目标，所以发送操作会返回错误
接收者方法：recv、try_recv
recv：该方法会阻塞主线程执行直到从信道中接收一个值（即：一直等待消息，直到接收到一个值才会结束）。一旦发送了一个值，recv 会在一个 Result<T, E> 中返回它。当信道发送端关闭，recv 会返回一个错误表明不会再有新的值到来了
try_recv：不会阻塞，相反它立刻返回一个 Result<T, E>：Ok 值包含可用的信息，而 Err 值代表此时没有任何消息。如果线程在等待消息过程中还有其他工作时使用 try_recv 很有用

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互斥器（mutex）在任意时刻只允许一个线程访问某些数据。为了访问互斥器中的数据，线程首先需要通过**获取互斥器的锁（lock）**来表明其希望访问数据

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use std::sync::Mutex;
Mutex<T>：使用关联函数 new 来创建一个 Mutex<T>，Mutex<T> 是一个智能指针；Mutex<T> 提供了内部可变性，就像 Cell 系列类型那样
lock：获取锁，以访问互斥器中的数据，返回一个叫做 MutexGuard 的智能指针（这个智能指针实现了 Deref 来指向其内部数据；其也提供了一个 Drop 实现当 MutexGuard 离开作用域时自动释放锁）。这个调用会阻塞当前线程，直到我们拥有锁为止
锁的特性，如下所示
如果另一个线程拥有锁，并且那个线程 panic 了，则 lock 调用会失败。在这种情况下，没人能够再获取锁（所以这里可以选择 unwrap 并在遇到这种情况时使线程 panic）
一旦获取了锁，就可以将返回值视为一个其内部数据的可变引用了（在示例中，m 的类型是 Mutex<i32> 而不是 i32，所以必须获取锁才能使用这个 i32 值）

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Arc<T>：原子引用计数（atomically reference counted）类型，一个类似 Rc<T> 并可以安全的用于并发环境的类型。Arc<T> 和 Rc<T> 有着相同的 API
Mutex<T> 提供了内部可变性，就像 Cell 系列类型那样，因此如同使用 RefCell<T> 可以改变 Rc<T> 中的内容那样，同样的可以使用 Mutex<T> 来改变 Arc<T> 中的内容

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Send trait（所有权）：一个实现了 Send 的类型值的所有权可以在线程间传送
Send 的类型：几乎所有的 Rust（基本）类型都是 Send 的、完全由 Send 的类型组成的类型也会自动被标记为 Send、Arc<T>
非 Send 的类型：：Rc<T>、裸指针（raw pointer）

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