53_使用Channel跨线程传递数据

1. 概述

消息传递是一种很流行且能保证安全并发的技术,在这种机制里线程(或Actor)通过彼此发送消息(数据)来进行通信。Go语言中有一句名言:"不要用共享内存来通信,要用通信来共享内存",Go语言这种并发机制就体现了这个思想。

Rust也提供了一种基于消息传递的并发方式,在rust里使用标准库提供的Channel来实现。Channel包含发送端和接收端,我们可以通过调用发送端的方法来发送数据,接收端会检查和接收到达的数据。如果发送端和接收端的任意一端被丢弃了,那么Channel就关闭了。

2. 使用Channel

2.1 在不同线程之间创建和接收数据

使用mpsc::channel函数来创建Channel,mpsc表示multiple producer, singer consumer(多个生产者、一个消费者),即有多个发送端,但只有一个接收端。调用该函数将返回一个元组,元组里的元素分别是发送端、接收端。

如下示例代码:

rust 复制代码
use std::sync::mpsc;
use std::thread;

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);
}

消费者的recv方法一直会阻塞当前线程,直到接收到消息为止。

2.2 发送端的send方法

该方法的参数为想要发送的数据,返回值为Result<T, E>,如果有问题(例如接收端已经被丢弃),将返回一个错误。

2.3 接收端的方法

recv方法阻止当前线程执行,直到Channel中有值被送来。一旦收到值,就会返回Result<T>,所有这个管道的所有发送端都关闭了,就会收到一个错误。

try_recv方法不会阻塞当前的线程,如果有数据到达,返回OK,里面包含着数据,否则返回错误。我们通常会使用循环来检查try_recv的结果,如果消息还没有来,我们也可以执行其他的操作。

2.4 channel和所有权转移

所有权先消息传递中非常重要,能帮你补全编写安全、并发的代码。

我们先看以下的示例代码:

rust 复制代码
use std::sync::mpsc;
use std::thread;

fn main() {
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    thread::spawn(move || {
        let val = String::from("hi");
        tx.send(val).unwrap();

        // 下面一行代码将会报错,因为所有权已经被转移
        println("val is {}", val);
    });

    let received = rx.recv().unwrap();
    println!("Got: {}", received);
}

在上面的示例代码中,借用了已移动的值,因此会发生编译错误。所以所有权机制会帮助我们编写编写安全、并发的代码。

2.5 发送多个值

我们通过发送多个值,就可以看到接收者在等待的过程。

如下示例代码:

rust 复制代码
use std::sync::mpsc;
use std::{thread, vec};
use std::time::Duration;

fn main() {
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    thread::spawn(move || {
        let vals = vec![
            String::from("hi"),
            String::from("from"),
            String::from("the"),
            String::from("thread"),
        ];

        // 循环分别发送四个字符串
        for val in vals {
            tx.send(val).unwrap();
            thread::sleep(Duration::from_millis(1000));
        }
    });

    // 我们把接收端当作迭代器来使用,这样就不需要显式调用recv方法
    for received in rx {
        println!("Got: {}", received);
    }
}

运行以上的代码,我们将看到接收端在等待消息的过程。

2.6 通过克隆创建多个发送者

通过调用mpsc::Sender::clone函数可以克隆发送者。

如下示例代码:

rust 复制代码
use std::sync::mpsc;
use std::{thread, vec};
use std::time::Duration;

fn main() {
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    let tx1 = mpsc::Sender::clone(&tx);

    thread::spawn(move || {
        let vals = vec![
            String::from("1: hi"),
            String::from("1: from"),
            String::from("1: the"),
            String::from("1: thread"),
        ];

        // 循环分别发送四个字符串
        for val in vals {
            tx1.send(val).unwrap();
            thread::sleep(Duration::from_millis(200));
        }
    });

    thread::spawn(move || {
        let vals = vec![
            String::from("hi"),
            String::from("from"),
            String::from("the"),
            String::from("thread"),
        ];

        // 循环分别发送四个字符串
        for val in vals {
            tx.send(val).unwrap();
            thread::sleep(Duration::from_millis(200));
        }
    });

    // 我们把接收端当作迭代器来使用,这样就不需要显式调用recv方法
    for received in rx {
        println!("Got: {}", received);
    }
}

在以上的示例代码中,我们通过两个子线程由两个发送者来发数据。并在主线程中使用接收者接收数据,可以通过程序运行结果看到由两个发送者发送的数据被交替输出。

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