【第十课】Rust并发编程（一）

前言

Fork和Join

前言

本节会介绍Rust中的并发编程，并发编程在编程中是提升cpu使用率的一大利器，通过多线程技术提升效率，Rust的并发和其他编程语言的并发不同的地方在于，Rust号称无畏并发。更重要的一点是安全。Rust中所有权机制依然存在于多线程当中。

本节会介绍Rust中并发编程的三种方式

1.Fork和Join

2.通道

3.共享可变状态

我们一个一个来看

Fork和Join

Fork和Join在编程语言中是一种比较常见的并发模式，Fork的意思就是新开线程，Join的意思就是等待线程的结果，这是非常通用的做法，只要任务可以切分，使用Fork和Join的方式往往都会取得比较好的结果。

我们以一个简单的例子来说明，将一个String类型的vector中的元素分别计算字符串的长度，如果串型来做，就for循环vec，分别计算元素的长度，我们使用Fork和Join来实现一下。

下面的代码中，定义了5个元素的vec，在计算前还定义了一个JoinHandle的vec，然后我们循环data，使用的into_iter()表示将元素的所有权转移给迭代器，在for循环内部，使用thread::spawn启动线程，线程执行的任务使用闭包表示，比较特殊的是在闭包的开头，新增了move关键字，这是为了将所有权转移到闭包内，在这里就是循环中的变量ss，最后一个for循环，使用join等待线程执行结束。

rust 复制代码

use std::collections::HashSet;
use std::sync::Arc;
use std::thread;
use std::thread::JoinHandle;

fn main() {
    let data: Vec<String> = vec![
        String::from("hello"),
        String::from("rust"),
        String::from("flink"),
        String::from("kafka"),
        String::from("hadoop"),
    ];


    let mut thread_handles: Vec<JoinHandle<()>> = vec![];

    for ss in data.into_iter() {
      
        thread_handles.push(
            thread::spawn(move || {
                println!("{} length = {}", ss, ss.len());
            
            }));
    }

    for handle in thread_handles {
        handle.join().unwrap();
    }
}

在上面的基础上，我们加上一个小需求来感受一下，Rust的并发安全问题，我们定义一个黑词vec，当处理的词语出现在黑词中时，做特殊输出。如果是别的编程语言，非常简单，只需要让线程读取一个HashSet即可，因为只读，但是在Rust中不行，为什么呢？假设存在这样的一个HashSet，存储黑词，在主线程中定义，那么当所有者离开作用域后，HashSet会被清理，此时如果子线程依然还在读这个HashSet，就会造成问题。那么在Rust中如何解决呢？在Rust中，智能指针Arc允许一个值存在多个所有者，是一个特殊情况，当最后一个所有者离开作用域后，这块内存才会被回收。

下面代码实现了上面的功能，使用了Arc共享了所有者。下面的代码中，我们定义HashSet，并且使用Arc使这个HashSet变成可以共享所有者。并在在每个线程中都有一个变量是所有者，保证了线程读到的HashSet一定是有效的。

rust 复制代码

use std::collections::HashSet;
use std::sync::Arc;
use std::thread;
use std::thread::JoinHandle;

fn main() {
    let data: Vec<String> = vec![
        String::from("hello"),
        String::from("rust"),
        String::from("flink"),
        String::from("kafka"),
        String::from("hadoop"),
    ];

    let mut black_words: HashSet<String> = HashSet::new();
    black_words.insert(String::from("kafka"));

    let black_words_arc: Arc<HashSet<String>> = Arc::new(black_words);

    let mut thread_handles: Vec<JoinHandle<()>> = vec![];

    for ss in data.into_iter() {
        let black_word_temp_arc = Arc::clone(&black_words_arc);
        thread_handles.push(
            thread::spawn(move || {
                if !black_word_temp_arc.contains(&ss) {
                    println!("{} length = {}", ss, ss.len());
                } else {
                    println!("black_word")
                }
            }));
    }

    for handle in thread_handles {
        handle.join().unwrap();
    }
}