Arc在Rust中是怎么工作的

這篇文章給大家介紹Arc在Rust中是怎么工作的，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

　　原子引用計(jì)數(shù)(Arc)類(lèi)型是一種智能指針，它能夠讓你以線程安全的方式在線程間共享不可變數(shù)據(jù)。我還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能夠很好地解釋它的工作原理的文章，所以我決定嘗試來(lái)寫(xiě)一篇。

第一部分是介紹怎樣使用Arc和為什么要使用Arc;如果你已經(jīng)了解這部分內(nèi)容，只是想知道它是如何工作的，可以直接跳到第二部分：“它是怎樣工作的(How does it work)”。

　　為什么你需要使用Arc?當(dāng)你試圖在線程間共享數(shù)據(jù)時(shí)，需要Arc類(lèi)型來(lái)保證被共享的類(lèi)型的生命周期，與運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的線程活得一樣久?？紤]下面的例子：

　　use std::thread;use std::time::Duration;fn main() { let foo = vec![0]; 

// creation of foo here thread::spawn(|| { 

thread::sleep(Duration::from_millis(20)); println!("{:?}", &foo); });} 

// foo gets dropped here

// wait 20 milliseconds

// try to print foo

　　這段代碼無(wú)法編譯通過(guò)。我們會(huì)得到一個(gè)錯(cuò)誤，稱(chēng)foo的引用活得比f(wàn)oo自身更久。這是因?yàn)閒oo在main函數(shù)結(jié)尾處就被丟棄(drop)了，并且這個(gè)被丟棄的值會(huì)在20毫秒后在生成的線程中被試圖訪問(wèn)。這就是Arc的作用所在。原子引用計(jì)數(shù)確保在對(duì)foo類(lèi)型的所有引用都結(jié)束之前，它不會(huì)被丟棄——因此即使在main函數(shù)結(jié)束之后，foo仍然會(huì)存在。現(xiàn)在考慮下面的示例：

　　use std::thread;use std::sync::Arc;use std::time::Duration;fn main() { 

let foo = Arc::new(vec![0]); let bar = Arc::clone(&foo); 

thread::spawn(move || { 

thread::sleep(Duration::from_millis(20)); println!("{:?}", *bar); });

 println!("{:?}", foo);}

　　在這個(gè)例子中，我們可以在(主)線程中引用foo并且還可以在(子)線程被生成之后訪問(wèn)它的值。

　　它是怎樣工作的?你已經(jīng)知道如何使用Arc了，現(xiàn)在讓我們討論一下它是如何工作的。當(dāng)你調(diào)用let foo = Arc::new(vec![0])時(shí)，你同時(shí)創(chuàng)建了一個(gè)vec![0]和一個(gè)值為1的原子引用計(jì)數(shù)，并且把它們都存儲(chǔ)在堆上的相同位置(緊挨著)。指向堆上的這份數(shù)據(jù)的指針存放在foo中。因此，foo是由指向一個(gè)對(duì)象的指針構(gòu)成，被指向的對(duì)象包含vec![0]和原子計(jì)數(shù)。

　　當(dāng)你調(diào)用let bar = Arc::clone(&foo)時(shí)，你是在獲取foo的一個(gè)引用、對(duì)foo(指向存放在堆上的數(shù)據(jù)的指針)解引用、接著找到foo指向的地址、找出里面存放的值(vec![0]和原子計(jì)數(shù))、把原子計(jì)數(shù)加一、最后把指向vec![0]的指針保存在bar中。

　　當(dāng)foo或bar離開(kāi)作用域時(shí)，Arc::drop()就被調(diào)用了，原子計(jì)數(shù)減一。如果Arc::drop()發(fā)現(xiàn)原子計(jì)數(shù)等于0，那么它所指向的堆上的數(shù)據(jù)(vec![0]和原子計(jì)數(shù))會(huì)被清理并從堆上擦除。

　　原子計(jì)數(shù)是一種能夠讓你以線程安全的方式修改和增加它的值的類(lèi)型;在對(duì)原子類(lèi)型允許進(jìn)行其他操作之前，前面的原子類(lèi)型操作必須要全部完成;因此被稱(chēng)為原子的(atomic)(即不可分割的)(操作)。

　　需要注意的是，Arc只能包含不可變數(shù)據(jù)。這是因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)線程試圖在同一時(shí)間修改被包含的值，Arc無(wú)法保證避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)。如果你希望修改數(shù)據(jù)，你應(yīng)該在Arc類(lèi)型內(nèi)部封裝一個(gè)互斥鎖保護(hù)(Mutex guard)。

　　為什么這些東西能讓Arc是線程安全的呢?Arc是線程安全的是因?yàn)樗o編譯器保證數(shù)據(jù)的引用至少活得和數(shù)據(jù)本身一樣長(zhǎng)(譯注：這里原作者應(yīng)該是想表達(dá)，數(shù)據(jù)的引用存在期間，數(shù)據(jù)都是有效的)。這是因?yàn)槊看文銊?chuàng)建一個(gè)對(duì)堆上數(shù)據(jù)得引用，原子計(jì)數(shù)就會(huì)加一，數(shù)據(jù)只有在當(dāng)原子計(jì)數(shù)等于零得時(shí)候才會(huì)被丟棄(每當(dāng)一個(gè)引用離開(kāi)作用域時(shí)，原子計(jì)數(shù)會(huì)減一)——Arc和一個(gè)普通得Rc(引用計(jì)數(shù))之間得區(qū)別就在于原子計(jì)數(shù)。

關(guān)于Arc在Rust中是怎么工作的就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。