目录

  1. 什么是 Rust 并发编程
  2. 为什么要使用并发编程
  3. Rust 的并发模型
  4. 线程操作
  5. 线程同步与通信
  6. 代码示例
  7. 参考资料与出站链接

什么是 Rust 并发编程

Rust 并发编程是指利用多线程或异步机制，使程序在多个任务间并行执行。Rust 通过所有权和类型系统，确保并发代码的内存安全和数据竞争的避免。

为什么要使用并发编程

  • 性能提升：利用多核处理器并行处理任务。
  • 响应性：在等待 I/O 时执行其他操作。
  • 资源利用：优化 CPU 和内存使用。
  • 安全保证：Rust 防止数据竞争和死锁。

Rust 的并发模型

  • 线程：
  • 使用 std::thread 创建独立执行单元。
  • 适合 CPU 密集型任务。
  • 异步 (Async)：
  • 使用 async/await 和运行时（如 tokio）。
  • 适合 I/O 密集型任务。
  • 所有权保障：
  • Send trait：值可跨线程转移。
  • Sync trait：值可安全共享。

线程操作

  • 创建线程：thread::spawn。
  • 等待线程：join()。
  • 线程间传递数据：使用 move 闭包。
use std::thread;

thread::spawn(|| {
    println!("Hello from thread!");
});

线程同步与通信

  • 互斥锁 (Mutex)：
  • std::sync::Mutex 保护共享数据。
  • 读写锁 (RwLock)：
  • std::sync::RwLock 允许多读单写。
  • 通道 (Channel)：
  • std::sync::mpsc 用于线程间消息传递。
use std::sync::Mutex;

let mutex = Mutex::new(0);

代码示例

基本线程

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    let handle = thread::spawn(|| {
        for i in 1..5 {
            println!("Thread: {}", i);
            thread::sleep(Duration::from_millis(100));
        }
    });

    for i in 1..5 {
        println!("Main: {}", i);
        thread::sleep(Duration::from_millis(100));
    }

    handle.join().unwrap();
}

运行结果（顺序可能不同）：

Main: 1
Thread: 1
Main: 2
Thread: 2
Main: 3
Thread: 3
Main: 4
Thread: 4

Mutex 同步

use std::sync::{Mutex, Arc};
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!("Result: {}", *counter.lock().unwrap());
}

运行结果：

Result: 10

通道通信

use std::sync::mpsc;
use std::thread;

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

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

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

运行结果：

Received: Hello from thread!

参考资料与出站链接

  1. 官方文档：
  1. 学习资源：
  1. 社区支持：