【Rust】Shared-State Concurrency

Shared-State Concurrency

channel类似于single ownership. 而shared memory类似与multiple ownership. multiple ownership是难于管理的. smarter pointer也是multiple ownership的.

Rust的type system和ownership rules帮助实现正确的multiple ownership管理。

Using Mutexes to Allow Access to Data from One Thread at a Time

Mutex是mutual exclusion的缩写。mutex内部有一个锁，访问数据前，先持有锁，其他线程就不能再访问这个数据了。mutex通过locking system来实现对数据的保护。

使用mutex的两条规则：

• 访问数据前要先持有锁；
• 访问数据后，要记得释放锁，这样其他线程才能访问该数据。

Rust的type system和ownership rule，保证了mutex的正确使用。

The API of Mutex

Mutex<T>是智能指针；其lock()成员返回类型为MutexGuard的智能指针；MutexGuard实现了Deref接口来获取其内部数据；也实现了Drop接口来释放其内部的锁。

Sharing a Mutex Between Multiple Threads

我们无法把mutex的所有权move到多个线程中。所以需要借用引用计数的方式来实现多个所有权。

Multiple Ownership with Multiple Threads

Rc<T>在多线程中共享是非安全的。Rc<T>的clone接口被调用时，它将引用计数加一；当其克隆消亡时，它将引用计数减一。但是，Rc<T>没有提供原子操作行为，多线程并发时，有可能发生Rc<T>的引用计数被同时修改。

所以，需要一种具有原子操作能力的RC.

Atomic Reference Counting with Arc

atomically reference counted

为什么所有的基本类型不实现为原子操作的呢？因为这样做有性能损失。

示例代码：

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;


fn main() {
    let counter = Arc::new(Mutex::new(0));
    let mut handles = vec![];

    for _ in 0..10 {
        let counter = Arc::clone(&counter);
        let handle = thread::spawn(move || {
           let mut num = counter.lock().unwrap();
           *num += 1;     
        });
        handles.push(handle);
    }
   
    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }

    println!("Resule {}", *counter.lock().unwrap());

}

Similarities Between RefCell/Rc and Mutex/Arc

Mutex<T>并不能防止逻辑错误，如死锁（两个线程互相等待对方持有的锁释放）。

参考资料

Shared-State Concurrency - The Rust Programming Language (rust-lang.org)