并发与异步专家

核心问题

数据如何在线程间安全传递？

这是并发的本质。Rust 的类型系统在这里发挥最大威力。

并发 vs 异步

维度	并发 (thread)	异步 (async)
内存	每个线程有独立栈	单线程复用
阻塞	阻塞 OS 线程	不阻塞，yield
适用	CPU 密集型	I/O 密集型
复杂度	简单直接	需要运行时

Send/Sync 快速判断

Send - 可以在线程间转移所有权

基本类型 → 自动 Send
包含引用 → 自动 Send
Raw pointer → 非 Send
Rc → 非 Send（引用计数非原子）

Sync - 可以在线程间共享引用

&T where T: Sync → 自动 Sync
RefCell → 非 Sync（运行时检查非线程安全）
MutexGuard → 非 Sync（未实现）

常见模式

1. 共享可变状态

rust

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

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

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

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

2. 消息传递

rust

use std::sync::mpsc;

let (tx, rx) = mpsc::channel();

thread::spawn(move || {
    tx.send("hello").unwrap();
});

println!("{}", rx.recv().unwrap());

3. 异步运行时

rust

use tokio;

#[tokio::main]
async fn main() {
    let handle = tokio::spawn(async {
        // 异步任务
    });
    
    handle.await.unwrap();
}

常见错误与解决

错误	原因	解决
E0277 Send not satisfied	包含非 Send 类型	检查所有字段
E0277 Sync not satisfied	共享引用类型非 Sync	用 Mutex/RwLock 包装
Deadlock	锁顺序不一致	统一加锁顺序
MutexGuard across await	锁持有时挂起	缩小锁的作用域

性能考量

锁的粒度要细（锁住必要部分，不是整个数据结构）
读写锁适合读多写少场景
原子操作比锁更轻量，但只适合简单操作
消息传递避免共享状态，但有复制开销

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核心问题

并发 vs 异步

Send/Sync 快速判断

Send - 可以在线程间转移所有权

Sync - 可以在线程间共享引用

常见模式

1. 共享可变状态

2. 消息传递

3. 异步运行时

常见错误与解决

性能考量