Rust并发模型

先说说最基础的多线程。Rust标准库提供了std::thread模块,创建线程简单到像写脚本语言,spawn函数一调就能拉起新线程。但这里有个关键点:Rust的线程是"本地线程",每个线程有自己的栈,默认不共享数据。你想把数据传进去?得用move关键字把所有权移交过去。比如下面这个例子:

这段代码里,数组v通过move转移到了子线程,主线程再也碰不到它。这种设计杜绝了悬垂指针------因为所有权明确,编译阶段就能判断数据该在哪存活。

光有线程不够,线程间总得通信吧?Rust推崇消息传递模型,这招是从Go语言那儿学来的,但实现得更彻底。标准库的mpsc模块提供了多生产者单消费者的通道,用起来特别顺手。发消息用send,收消息用recv,类型安全还带错误处理。我常跟同事说,用通道就像在公司里发邮件:你把数据打包发出去,收件人自己处理,不用操心对方怎么读。举个例子:

注意啊,通道传输的数据必须实现Send trait,这意味着数据能安全跨线程。Rust用trait系统自动帮你检查,如果类型不满足条件,编译直接报错。

当然不是所有场景都适合消息传递。有时候多个线程非得共享数据不可,比如全局配置或缓存池。这时候就得请出Mutex(互斥锁)和Arc(原子引用计数)这对黄金搭档。Mutex保证同一时间只有一个线程能访问数据,Arc让多个线程共享所有权。但Rust的Mutex和别的语言不一样------它和所有权绑定:你想锁数据?必须先拿到MutexGuard这个智能指针,离开作用域自动释放锁。这套设计把"锁守卫"模式固化到语言层面,彻底避免忘了解锁的死锁问题。来看个实际用法:

这里Arc负责在线程间安全传递Mutex的所有权,每个线程通过lock方法获取锁。注意lock返回的Result类型强制你处理错误,万一别的线程panic了也不会导致数据损坏。

说到并发就绕不开Send和Sync这两个核心trait。Send表示类型能跨线程传递,Sync表示类型的引用能跨线程共享。绝大多数Rust标准库类型都自动实现了这两个trait,但遇到自定义类型时你得留神。比如裸指针就没实现Send,编译器会禁止你把它扔到线程里。这种trait系统相当于给并发代码加了层层防护网。

最近几年异步编程火得不行,Rust也搞了async/await语法。虽然严格说异步不算传统并发,但配合tokio这类运行时,能实现更高效的并发处理。异步任务在单线程上切换,避免线程创建开销,特别适合I/O密集型场景。不过要注意,异步代码里用传统Mutex可能阻塞线程,这时候得换用tokio::sync::Mutex。

实际项目中,我习惯先把业务逻辑拆成独立任务,再用消息通道组合起来。比如网络服务常这么干:主线程收请求,通过通道分发给工作线程池,处理完再通过通道回传结果。这种架构既避免共享状态的麻烦,又利用多核性能。遇到必须共享的数据,优先考虑用RwLock代替Mutex------读多写少的场景下性能更好。

最后扯点个人体会。Rust的并发学习曲线是陡了点,但一旦习惯这种"编译期检查"的思维,写出来的代码天然就更健壮。别的语言跑并发测试时总得反复调试那些神出鬼没的竞态条件,Rust开发者却能早早回家喝茶。说到底,并发编程的本质不是比谁代码写得快,而是比谁的系统在半夜三点不出幺蛾子。

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