舍弃Java模式,从头开始,用Rust书写编程的未来

沉迷于Rust之美:类型安全、内存安全、注重正确性,这叫人如何不爱呢?

在开发Apollo(一款Python应用)时,遇到了许多错误。如果我使用Rust,大多数错误都能被编译器捕获(虽然无法做到百分之百,但比例应该非常高)。一般来说,编译器可以捕获许多问题,而使用动态语言(如Python或Ruby)时,这些问题有可能进入生产环境。尽管并非所有编译器都能做到这一点,但Rust强调正确性,这正是最吸引我的地方。

我在工作中编写了大量 Java 代码。虽然 Java 不是我最喜欢的语言,但它的编译时检查很强大。在进行重大重构时,Java 没有使用 Python 或Ruby 那么可怕。有了这样的编译器,遇到不正确或遗漏的导入语句,程序在运行时就会停止。虽然我们通常会通过测试来发现这些问题,但是将这些检查融入到语言中还是很有必要的。

然而 Java 编译器并不完美。它无法防止许多种错误,其中最令人头疼的就是空引用。在Java 中几乎所有东西都可以为 ,相关的错误直到运行时你才能发现。与之相反,Rust 拥有适当的结构来引导你处理未知值。当然,你可以选择忽略此类提示,但编译器会强制你做出深思熟虑的决定。

那么,Rust 是否比 Java 更好呢?Rust确实有许多让我很喜欢的地方。Rust 的承诺对我来说非常有吸引力。但我的 Rust 之旅并不全是阳光和彩虹。尽管 Rust 与 Java 有相似之处,但二者并不一样。直到停止按照 Java 的方式编写 Rust,我才发现了编写 Rust 代码的乐趣。

一切必须是接口

对于 Java 开发人员(我就是这样的开发人员)来说,一切都是接口,虽然这个说法不完全准确,但也有一定的道理。Java 中的接口使用起来很有趣。应用程序由小的工作单元组成,每个工作单元都不了解另一个工作单元的内部工作原理。建立这样的依赖关系树需要在前提付出不少努力,但一旦完成,就能拥有一支独立服务的大军供你使用。

然而,Rust 中没有接口,有的是特征(trait)。这些特征在很多方面与 Java 中的接口很相似。然而,我们不应该将 Rust 中的一切都写成特征。记住,Rust 的内存安全是一个很强大的功能。而代价是无法轻松"注入"实现特征的代码。

上面的代码无法编译,因为编译时无法确定 Named 的大小。为了解决这个问题,我们可以将这个特征放入Box ,这样我们就可以指向堆上动态分配的内存(称为 trait 对象)。Box 本身的大小已知,因此程序就可以编译了。

Box不太方便使用,因此我不太喜欢这种模式。我会尽可能避开它们。我们可以使用泛型来指定 特征类型。

这两种方式有何不同?初看之下结果是一样的。实际上二者的差异在于动态调度与静态调度。对于特征对象,具体的类型是在运行时解析的,而泛型的具体类型是在编译时解析的。

实际上,这意味着只要我们可以在编译时推断所有类型,就可以不使用泛型。如果直到运行时才能推断类型,则必须使用 Box。

所有权

所有权的问题依然存在。如果上述 Named 特征是应用程序中其他服务的必需依赖项,该怎么办?我们是否需要创建一个主Named ,然后将 &Named 传递给每个依赖项,这样就会引入生命周期?

还是说我们应该使用 Arc,这样依赖服务就可以写为 Arc<Box<dyn Named>>,从而允许并发访问所拥有的资源?

两种方法我都尝试过了,虽然可行,但都不太理想,尤其是当应用程序中的每项服务都受到影响时。

纯函数

将 Rust 当成纯粹的面向对象语言并不合适。虽然我仍然像上面的例子一样编写"服务对象",但只在必要时使用它们,实际上我更推荐纯函数。

我们来考虑一个处理结账事件的函数,该函数会更新系统中的客户 ID。

虽然我们可以将这段处理编写为一个服务,其中的 UserRepo 是一个注入值,但上面我们已经探讨过了,这样做会带来一定的复杂性。此外,我们仍然可以轻松注入 UserRepo 的不同实现,例如提供不会访问生产数据库的实现,因此也没有理由将其编写为服务。缺点在于,我们的函数签名可能会有点"繁忙",不过这种程度的"痛苦"根本不算什么。

拥抱真正的 Rust

以前我深陷"Rust 语言很难"的误区不能自拔。一个重要原因是我坚持按照其他语言的方式编写 Rust 代码。虽然汲取以往的经验很重要,但拥抱 Rust 本身的惯用写法对于掌握这门语言也很重要。只有转变心态才能真正掌握 Rust。按照不适合的方式编写 Rust 会让我们陷入苦苦的挣扎,我们应该拥抱它本来的样子。

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