Rust标准库学习-Send和Sync

最新推荐文章于 2025-01-13 20:25:18 发布

chainal

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文章标签： rust 学习开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/chainal/article/details/135871468

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本文介绍了并发编程中的Send和Sync特性，它们在标准库中的作用以及如何确保内存安全。Send用于支持异步环境中的所有权转移，Sync则保证类型可以被安全引用。实现这些特性能绕过编译器约束，但可能导致运行时未定义行为。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

并发是一个语言及其标准库无法回避的问题，常见的编程语言，到讨论并发之前，都是非常简单易上手的，（当然这点rust有些例外，rust的所有权、引用、生命周期一般是更早的卡点），并发平等的压制着所有语言，让Bug开始出现在初学者的代码中。人也只有一颗脑袋，并发的复杂性并不出人意料。

并发的议题很多，这里分享并发相关的两个频繁出现在标准库中的特征，Send和Sync。

Send和Sync在标准库中的位置是std::marker。

marker里的特征多少带点魔法，意思是这些特征该由哪些类型去实现，都是由编译器去推断或内定的，某个类型不支持某个marker特征，是编译器的约束，根本原因是避免潜在的内存安全问题。

Send

实现Send的类型，才能够在异步环境间进行所有权转移。所说的异步环境，可以是主线程和子线程，也可能是异步运行时的不同Task。标准库中只有少量类型标记为!Send，即不支持Send，例如Rc<T>，Cell<T>系列，可以在marker包中查阅。

在T支持Send的情况下，&T也是支持Send的，不过由于生命周期问题，通常写不出简单的异步传递&T的的代码，生命周期检查不会允许异步随意传递引用，除非这个引用是'static的。通常使用Arc<T>代替&T即可。

Send特征默认有结构传递性，即有Send组合而成的类型也是可Send的。

Sync

提示编译器，实现Sync的类型可以安全地被异步环境进行引用。如果T实现了Sync，那么他的引用&T（或类似引用Box<T>）都是支持Send的（可移交所有权)。更像是对Send进行更底层的一种保证。同样，Sync也是结构传递的，组成Sync的类型也是可Sync的。

一段内存是否可以被异步环境共享，是一种编译器约束，为了杜绝某些可能性而设置的marker。

实现Send或Sync

实现Send或Sync，直接意味着跳过编译器约束，会使潜在问题从编译错误转换成运行时的未定义行为（undefined behavior）。因此，虽然实现这两个特征什么都不用做（特征没有具体方法），但是更需要谨慎对待和思考，其在多线程环境下的表现。

最后放一段多线程执行累加的代码，注意其中Arc和Mutex在异步环境中的使用

    let counter = Mutex::new(0);
    let arc = Arc::new(counter);
    let mut handlers = vec![];
    for _ in 0..100 {
        let arc_current = arc.clone();
        let h = thread::spawn(move||{
            let mut local_counter = arc_current.lock().unwrap();
            *local_counter += 1;
        });
        handlers.push(h);
    }

    for h in handlers {
        h.join().unwrap();
    }
    println!("counter {}", arc.lock().unwrap())