Rust 多线程编程

一个进程一定有一个主线程，主线程之外创建出来的线程称为子线程

多线程编程，其实就是在主线程之外创建子线程，让子线程和主线程并发运行，完成各自的任务。

Rust语言支持多线程编程。

Rust语言标准库中的 std::thread 模块用于多线程编程。

std::thread 提供很很多方法用于创建线程、管理线程和结束线程。

一、创建线程

使用std::thread::spawn()方法创建一个线程。

pub fn spawn<F, T>(f: F) -> JoinHandle<T>

参数 f 是一个闭包，是线程要执行的代码。

范例

use std::thread; // 导入线程模块
use std::time::Duration; // 导入时间模块
fn main() {
     //创建一个新线程
     thread::spawn(|| {
         for i in 1..10 {
             println!("hi number {} from the spawned thread!", i);
             thread::sleep(Duration::from_millis(1));
         }
     });
     // 主线程要执行的代码
     for i in 1..5 {
         println!("hi number {} from the main thread!", i);
         thread::sleep(Duration::from_millis(1));
     }
}
编译运行结果如下
hi number 1 from the main thread!
hi number 1 from the spawned thread!
hi number 2 from the main thread!
hi number 2 from the spawned thread!
hi number 3 from the main thread!
hi number 3 from the spawned thread!
hi number 4 from the spawned thread!
hi number 4 from the main thread!

咦，执行结果好像出错了？是吗？

当主线程执行结束，那么就会自动关闭创建出来的子线程。

上面的代码，我们调用 thread::sleep() 函数强制线程休眠一段时间，这就允许不同的线程交替执行。

虽然某个线程休眠时会自动让出cpu，但并不保证其它线程会执行。这取决于操作系统如何调度线程。

这个范例的输出结果是随机的，主线程一旦执行完成程序就会自动退出，不会继续等待子线程。这就是子线程的输出结果不全的原因。

二、让主线程等待子线程

默认情况下，主线程并不会等待子线程执行完毕。为了避免这种情况，我们可以让主线程等待子线程执行完毕然后再继续执行。

Rust标准库提供了 join() 方法用于把子线程加入主线程等待队列。

spawn<F, T>(f: F) -> JoinHandle<T>

范例

use std::thread;
use std::time::Duration;
fn main() {
     let handle = thread::spawn(|| {
         for i in 1..10 {
             println!("hi number {} from the spawned thread!", i);
             thread::sleep(Duration::from_millis(1));
         }
     });
     for i in 1..5 {
         println!("hi number {} from the main thread!", i);
         thread::sleep(Duration::from_millis(1));
     }
     handle.join().unwrap();
}
编译运行结果如下
hi number 1 from the main thread!
hi number 1 from the spawned thread!
hi number 2 from the spawned thread!
hi number 2 from the main thread!
hi number 3 from the spawned thread!
hi number 3 from the main thread!
hi number 4 from the main thread!
hi number 4 from the spawned thread!
hi number 5 from the spawned thread!
hi number 6 from the spawned thread!
hi number 7 from the spawned thread!
hi number 8 from the spawned thread!
hi number 9 from the spawned thread!

从输出结果来看，主线程和子线程交替执行。

主线程等待子线程执行完毕是因为调用了 join() 方法。

三、move强制所有权迁移

这是一个经常遇到的情况：

实例

use std::thread;
fn main() {
    let s = "hello";
   
    let handle = thread::spawn(|| {
        println!("{}", s);
    });

    handle.join().unwrap();
}

在子线程中尝试使用当前函数的资源，这一定是错误的！因为所有权机制禁止这种危险情况的产生，它将破坏所有权机制销毁资源的一定性。我们可以使用闭包的move关键字来处理：

实例

use std::thread;
fn main() {
    let s = "hello";
   
    let handle = thread::spawn(move || {
        println!("{}", s);
    });

    handle.join().unwrap();
}

四、消息传递

使用通道传递消息，通道有两部分组成，一个发送者（transmitter）和一个接收者（receiver）。

std::sync::mpsc包含了消息传递的方法：

实例

use std::thread;
use std::sync::mpsc;
fn main() {
    let (tx, rx) = mpsc::channel();
    thread::spawn(move || {
        let val = String::from("hi");
        tx.send(val).unwrap();
    });
    let received = rx.recv().unwrap();
    println!("Got: {}", received);
}
运行结果：
Got: hi

子线程获得了主线程的发送者tx，并调用了它的send方法发送了一个字符串，然后主线程就通过对应的接收者rx接收到了。