Samouczek Rust: Bezpieczeństwo pamięci i współbieżność

Rust stał się jednym z tych języków, które Każdy programista systemów słyszy to w kółko.Jest tak szybki jak C i C++, ale z niemal obsesyjnym naciskiem na bezpieczeństwo pamięci i sprawnie działającą współbieżność. To nie jest pusty marketing: jego konstrukcja opiera się na wykrywaniu błędów przez kompilator w trakcie kompilacji – błędów, które w innych językach programowania widoczne są dopiero, gdy system jest już w środowisku produkcyjnym… lub gdy się zawiesza.

Jeśli jesteś zainteresowany zrozumieniem Jak Rust zapewnia bezpieczną pamięć bez zbierania śmieci i współbieżności bez obaw o wycieki danychTen samouczek jest dla Ciebie. Omówimy wszystko, od podstaw języka i jego ekosystemu, po kluczowe koncepcje, takie jak własność, pożyczanie, typy złożone, narzędzia takie jak Cargo, a nawet przyjrzymy się typom atomowym i blokowaniu z bardziej przystępnej perspektywy dla osób, które dopiero zaczynają przygodę ze współbieżnością, a wszystko to z naciskiem na bezpieczeństwo i wydajność.

Samouczek Rust: wydajność, bezpieczeństwo pamięci i współbieżność

Rust jest językiem programowania programowanie ogólnego przeznaczenia i wieloparadygmatowego, zaprojektowanego dla programowanie systemów niskiego poziomu, jak również dla projektów wysokiego poziomu, od OSOd silników gier i przeglądarek po wydajne usługi sieciowe, jego początki sięgają Mozilli, a jego celem jest poprawa bezpieczeństwa oprogramowania, zwłaszcza w przypadku wrażliwych komponentów, takich jak silnik przeglądarki.

Jego charakterystyczną cechą jest to, że gwarantuje bezpieczeństwo pamięci w czasie kompilacji bez użycia modułu zbierającego śmieci. Zamiast tego Rust wykorzystuje system własności i moduł sprawdzający pożyczanie, który śledzi czas życia każdej wartości i jej referencji. Pozwala to uniknąć klasycznych problemów, takich jak zwisające wskaźniki, przepełnienia bufora czy wycieki pamięci, bez konieczności automatycznego zliczania referencji lub zbierania śmieci.

Co więcej, Rust został zaprojektowany tak, aby ułatwić bezpieczna współbieżnośćJego model typu i własności zapobiega wyścigom danych między wątkami, przynajmniej przy zachowaniu bezpieczeństwa kodu Rust. Oznacza to, że wiele niebezpiecznych sytuacji jest wykrywanych w momencie kompilacji, zanim zostanie wykonany choćby jeden wiersz kodu.

Z tych wszystkich powodów duże firmy, takie jak Dropbox, Microsoft, Amazon lub Google Wdrożyli Rusta w newralgicznych częściach swojej infrastruktury. I nie jest przypadkiem, że od lat znajduje się on na szczycie rankingów Stack Overflow jako jeden z „najbardziej lubianych” języków programowania przez programistów: łączy wydajność w stylu C++ z nowoczesnym zestawem narzędzi (Cargo, crates.io) i bardzo aktywną społecznością, tzw. Rustaceanami.

Podstawowe pojęcia: język programowania, typy i pamięć

Zanim zagłębimy się w szczegóły bezpieczeństwa pamięci i współbieżności, warto wyjaśnić kilka ogólnych pojęć, które pojawiają się w całym tekście. El Tiempo Podczas pracy z Rustem, szczególnie jeśli pochodzisz z innych języków lub dopiero zaczynasz programować.

Język programowania to ostatecznie: zestaw reguł i struktur umożliwiający opisanie algorytmów i przekształcić je w programy wykonywalne. Rust kompiluje się do natywnego kodu maszynowego za pomocą swojego kompilatora. rustcDlatego wydajność, jaką otrzymujesz, jest zazwyczaj porównywalna z językami C i C++.

Zarządzanie pamięcią to proces, w którym program rezerwuje i zwalnia bloki pamięci podczas działaniaBłędy w tym obszarze często mają fatalne skutki: wycieki pamięci (niezwalnianie nieużywanej pamięci), uszkodzenie danych spowodowane zapisem poza zakresem lub używaniem pamięci po jej zwolnieniu. Rust rozwiązuje ten problem dzięki bardzo silnemu systemowi typów oraz formalnym zasadom dotyczącym własności, wypożyczania i czasu życia.

W języku Rust występują również takie terminy jak inteligentne typy i wskaźnikiTyp opisuje, jakie dane przechowuje zmienna (liczby całkowite, zmiennoprzecinkowe, ciągi znaków, struktury itp.) i jak można nimi manipulować. Inteligentne wskaźniki (na przykład Box, Rc y Arc) to struktury, które hermetyzują adresy pamięci i dodają dodatkową logikę do bezpiecznego zarządzania zasobami, np. zliczanie współdzielonych odniesień lub przenoszenie wartości na stos.

W dziedzinie konkurencji takie koncepcje jak: warunki wyścigu, mutexy i kanały Stają się one niezbędne: sytuacja wyścigu występuje, gdy wiele wątków uzyskuje dostęp do współdzielonego zasobu i modyfikuje go jednocześnie bez odpowiedniej koordynacji; mutex (wzajemne wykluczanie) zapewnia, że ​​w danym momencie tylko jeden wątek wchodzi do sekcji krytycznej; kanały umożliwiają przesyłanie wiadomości między wątkami bez bezpośredniego współdzielenia pamięci.

Dlaczego warto uczyć się Rusta: Bezpieczeństwo pamięci i nieustraszona współbieżność

Rdza zyskała sławę, ponieważ oferuje trzy bardzo cenne filary nowoczesnego programowaniaWydajność, bezpieczeństwo i aktualne narzędzia. Zobaczmy, dlaczego te kwestie są tak istotne.

Jeśli chodzi o wydajność, Rust kompiluje się bezpośrednio do natywnych plików binarnych bez potrzeby maszyny wirtualnej ani interpretera. Model abstrakcji bezkosztowych ma na celu zapewnienie, że abstrakcje wysokiego poziomu nie generują dodatkowego obciążenia w czasie wykonywania. Dlatego idealnie nadaje się do tworzenia systemów. gra, komponenty przeglądarki lub mikrousługi o niskim opóźnieniu.

Bezpieczeństwo pamięci opiera się na system własności i pożyczekNie ma modułu zbierającego śmieci, ale kompilator dokładnie wie, kto jest właścicielem każdego zasobu, kiedy nie jest on już potrzebny i kiedy można go zwolnić. Zapobiega to wyciekom, zwisającym wskaźnikom i wielu błędom, które tradycyjnie czyniły programowanie w C i C++ tak niebezpiecznym.

W obszarze konkurencji Rust dąży do tego, co zwykle nazywa się „współbieżność bez strachu”Sam system typów zapobiega istnieniu korzeni danych w bezpiecznym kodzie. Jeśli chcesz udostępniać zmienne dane między wątkami, musisz użyć odpowiednich prymitywów, takich jak: Mutex, RwLock o Arc, a kompilator zapewni przestrzeganie reguł aliasingu i zmienności.

Doświadczenie programistyczne jest wzbogacone o nowoczesne narzędzia, takie jak: ŁadunekOferuje zintegrowany menedżer pakietów i infrastrukturę kompilacji, a także szeroki ekosystem bibliotek (tzw. „crates”) obejmujący wszystko, od sieci asynchronicznych (Tokyo) po frameworki webowe (Actix, Rocket, Axum). Wszystko to wspiera otwarta, prężna i cierpliwa społeczność, szczególnie dla początkujących.

Instalacja i niezbędne narzędzia: rustup, rustc i Cargo

Aby napisać i uruchomić swoje pierwsze programy w języku Rust, zazwyczaj zaczyna się od zainstalowania oficjalnego zestawu narzędzi za pomocą zardzewiały (zobacz Kompletne wprowadzenie do Rust), prosty instalator i menedżer wersji, który działa na wszystkich głównych systemach operacyjnych.

z zardzewiały Możesz instalować, aktualizować i przełączać się między różnymi wersjami Rusta (stabilną, beta, nocną) bez żadnych problemów. Wystarczy wejść na oficjalną stronę z narzędziami Rusta i postępować zgodnie z instrukcjami dla swojego systemu. Po zainstalowaniu kompilator będzie dostępny. rustc, kierownik projektu cargo i jego własny rustup w twoim terminal.

kompilator rustc To narzędzie przekształca kod źródłowy w pliki wykonywalne lub biblioteki. Chociaż można je wywołać bezpośrednio za pomocą polecenia jako rustc main.rsW praktyce prawie zawsze będziesz pracować za pośrednictwem Cargo, które obsługuje połączenia do rustc z odpowiednimi opcjami.

Centralnym narzędziem przepływu pracy jest ŁadunekZa pomocą zaledwie kilku poleceń możesz tworzyć nowe projekty, zarządzać zależnościami, kompilować, uruchamiać, testować i publikować pakiety w crates.io. Oto kilka najczęściej używanych podstawowych poleceń: cargo new, cargo build, cargo run, cargo test y cargo check, który sprawdza kod bez generowania końcowego pliku wykonywalnego, co jest idealnym rozwiązaniem do szybkiego wykrywania błędów.

Jeśli chcesz majsterkować bez instalowania czegokolwiek, Rdzawy plac zabaw (oficjalny internetowy wykonywacz kodów) oraz platformy takie jak Replit umożliwiają pisanie i uruchamianie małych fragmentów kodu z poziomu przeglądarki, co idealnie nadaje się do eksperymentowania z pamięcią i przykładami współbieżności bez konieczności konfigurowania całego środowiska.

Twój pierwszy program: Witaj, Rust i podstawowy przepływ

Klasycznym sposobem na rozpoczęcie rozmowy w dowolnym języku jest słynne „Witaj, świecie”. W Rust plik main.rs minimum może zawierać coś tak prostego jak funkcja main który drukuje ciąg znaków na ekranie.

Kluczowe słowo fn oznacza, że ​​definiujemy funkcję i main To punkt wejścia programu. Blok kodu funkcji znajduje się w nawiasach klamrowych. Aby zapisać dane w konsoli, użyj makro println!, który akceptuje literał ciągu (lub szablon z zakładkami) i wysyła go na standardowe wyjście, kończąc go znakiem nowej linii.

Jeśli kompilujesz bezpośrednio z rustc main.rs, otrzymasz plik wykonywalny binarny (na przykład, main o main.exe (w zależności od systemu). Po uruchomieniu zobaczysz komunikat w terminalu. Jednak idiomatycznym sposobem pracy z Rustem jest pozwolenie Cargo przejąć inicjatywę w projekcie.

z cargo new nombre_proyecto Struktura folderów jest tworzona automatycznie za pomocą src/main.rs już przygotowany z „Witaj, świecie” i plikiem Cargo.toml który zawiera metadane i przyszłe zależności. Stamtąd, cargo run skompiluj i uruchom plik binarnyi rekompiluje tylko wtedy, gdy wykryje zmiany.

Ten sposób pracy jest nie tylko wygodny, ale także pozwala przyzwyczaić się do korzystania ze standardowego ekosystemu Rust od samego początku, co jest bardzo przydatne, gdy zaczynasz dodawać skrzynki na potrzeby współbieżności, sieci, testowania lub czegokolwiek innego, czego potrzebujesz.

// Deklarujemy funkcję główną: punkt wejścia programu fn main() { // Używamy makra println!, aby wydrukować tekst na konsoli println!("Witaj, świecie!"); }

Zmienne, zmienność i podstawowe typy danych

W Rust zmienne deklaruje się za pomocą słowa kluczowego leti domyślnie są niezmienneInnymi słowy, po przypisaniu im wartości nie można jej modyfikować, chyba że wyraźnie zadeklarujesz ją jako zmienną za pomocą mut.

Domyślna niezmienność pomaga uniknąć subtelnych błędów logicznych, zwłaszcza w programach współbieżnych, w których wiele wątków może chcieć zmienić tę samą wartość. Jeśli musisz ją zmienić, piszesz coś takiego: let mut contador = 0;Stamtąd możesz ponownie przypisać nowe wartości contador.

Rdza umożliwia również tzw. sledzenieMożesz zadeklarować nową zmienną o tej samej nazwie w tym samym zakresie, ukrywając poprzednią. Nie jest to to samo, co mutacja, ponieważ tworzysz nową wartość (która może być nawet innego typu). Na przykład, możesz przekonwertować ciąg znaków na liczbę całkowitą, używając tej samej nazwy, pod warunkiem, że jest to nowa deklaracja z let.

System typów Rust jest statyczny, co oznacza, że Typ każdej zmiennej jest znany podczas kompilacjiJednakże wnioskowanie typu jest dość potężne: jeśli napiszesz let x = 5;Kompilator zakłada, że ​​jest to i32 Chyba że powiesz inaczej. Możesz dodać notatki, takie jak let x: i64 = 5; kiedy chcesz być precyzyjny.

Wśród dostępnych typów skalarnych znajdują się liczby całkowite ze znakiem i bez znaku (i8, u8, i32, itd.), pływające (f32, f64), funkcje Boole'a (bool) i znaki Unicode (char). Te proste typy są zazwyczaj tanie w kopiowaniu i wiele z nich implementuje tę cechę Copyco oznacza, że ​​gdy je przypiszesz lub przekażesz do funkcji, zostaną one skopiowane, a nie przeniesione.

Struny w Rust: &str i String

Obsługa tekstu w Rust może na początku wydawać się nieco myląca, ponieważ wyraźnie rozróżnia „kawałki” łańcucha i łańcuchy własnościoweDwa kluczowe elementy to &str y String.

Un &str jest kawałek niezmiennego łańcuchaWidok sekwencji bajtów UTF-8 zapisanej w dowolnym miejscu. Typowe przykłady obejmują literały takie jak "Hola"które są tego typu &'static str (Istnieją przez cały czas istnienia programu i są osadzone w pliku binarnym.) Fragmenty nie są właścicielami danych, one jedynie na nie wskazują.

Stringz drugiej strony jest własny ciąg znaków, zmienny i przechowywany w stercieMożna zmieniać jego rozmiar, łączyć go, przekazywać między funkcjami poprzez zmianę jego właściwości itd. Jest on często używany, gdy chcemy utworzyć dynamiczny tekst lub przechowywać go długoterminowo w strukturach.

W wielu scenariuszach będziesz przechodzić między jednym a drugim: na przykład utworzysz String::from("hola") z kawałkaalbo pożyczysz &str d String przekazując odwołania do funkcji, których jedynym zadaniem jest odczyt.

Ten podział na dane własne i pożyczone jest kluczowy dla zarządzania pamięcią i rozciąga się na resztę języka: kolekcje, struktury i typy wyliczeniowe opierają się na tych samych zasadach, kto jest właścicielem, a kto jedynie przegląda.

Funkcje, przepływ sterowania i komentarze

Funkcje w Rust są definiowane za pomocą fn i umożliwiają organizację programu w logiczne jednostki wielokrotnego użytku. Każda funkcja określa typ jego parametrów i typ zwracany podążając za strzałką ->Jeśli nie zwróci żadnej znaczącej wartości, przyjmuje się typ unitarny. ().

Ważnym szczegółem jest to, że ostatnie wyrażenie w funkcji (lub dowolnym bloku) bez średnika jest traktowane jako niejawna wartość zwracana. Możesz użyć return dla wcześniejszych zwrotówAle w kodzie idiomatycznym często po prostu pozostawiasz końcowe wyrażenie bez komentarza. ;.

Przepływ sterowania obsługiwany jest za pomocą klasyki if/elsepętle loop, while y forW Rust, if Jest to wyrażenie zwracające wartośćwięc możesz go używać bezpośrednio w letpod warunkiem, że gałęzie zwracają ten sam typ. Pętle for Zazwyczaj iterują one zakresy lub iteratory kolekcji i są zalecaną opcją zamiast indeksów ręcznych.

Aby udokumentować kod i ułatwić życie tym, którzy przyjdą po tobie (w tym tobie za miesiąc), możesz użyć komentarze liniowe z // lub blokować za pomocą /* ... */Ponadto Rust oferuje komentarze dokumentacyjne z /// które stają się generowanymi dokumentami, choć bardziej pasuje to do dużych projektów.

Własność, pożyczanie i życie: podstawa bezpieczeństwa pamięci

Tutaj docieramy do sedna modelu pamięci Rusta: systemu własność, pożyczanie i życieReguły te zapewniają, że odwołania są zawsze prawidłowe i pamięć jest bezpiecznie zwalniana bez gromadzenia się śmieci.

Podstawowe zasady własności są łatwe do sformułowania, choć na początku ich przyswojenie może być trudne: Każda wartość ma jednego właściciela.W danym momencie może istnieć tylko jeden właściciel; a gdy właściciel opuści swój zakres, wartość zostaje zniszczona, a jej pamięć zwolniona. Dotyczy to na przykład String:po zakończeniu bloku, w którym został zadeklarowany, zostanie automatycznie wywołany drop co zwalnia pamięć sterty.

Gdy przypiszesz odpowiednią wartość innej zmiennej lub przekażesz ją przez wartość do funkcji, właściwość zostanie przeniesiona. Oznacza to, że oryginalna zmienna przestaje być ważna po przeniesieniuTaka semantyka ruchu pozwala uniknąć podwójnych wydań, ponieważ nigdy nie zdarza się, aby dwóch właścicieli próbowało wydać ten sam zasób.

Aby umożliwić wielu częściom programu dostęp do tej samej wartości bez zmiany właściciela, Rust wprowadza referencje i zapożyczenia. Zapożyczając, tworzysz referencję. &T (niezmienny) lub &mut T (zmienny) do wartości bez przenoszenia własności. Kwota pożyczki jest ograniczona zasadami weryfikatora pożyczki., która sprawdza, czy odwołania nie trwają dłużej niż dane, do których wskazują, oraz czy dostęp zmienny i współdzielony nie jest niebezpiecznie mieszany.

Zasady pożyczki można podsumować następująco: w dowolnym momencie możesz mieć: wiele niezmiennych odniesień do wartości lub pojedyncze zmienne odniesienieAle nie oba jednocześnie. Eliminuje to wyścigi w pamięci współdzielonej: albo jest wielu czytelników, albo występuje odizolowany autor; nigdy nie ma równoczesnych czytelników i autorów korzystających z tych samych danych w tym samym momencie.

Typy złożone: struktury, typy wyliczeniowe i inteligentne wskaźniki

Rust oferuje kilka sposobów grupowania powiązanych danych w bogatsze struktury, zaczynając od strukturyStruktura umożliwia zdefiniowanie niestandardowego typu z nazwanymi polami, na przykład użytkownika z adresem e-mail, nazwą, statusem aktywności i licznikiem logowań.

Aby utworzyć instancję struktury, wypełniasz wszystkie jej pola, a zmienną, która ją zawiera, możesz oznaczyć jako zmienną, aby później modyfikować jej wartości. Dostępna jest również składnia struct update, która pozwala na zbudowanie nowej instancji poprzez ponowne wykorzystanie niektórych pól z istniejącej. ..otro_struct.

L wyliczenia Stanowią kolejny istotny filar: pozwalają zdefiniować typ, który może być jednym z kilku możliwych wariantów, z których każdy może mieć własne dane lub nie. Klasycznym przykładem jest typ wyliczeniowy dla adresów IP, z jednym wariantem. V4 który przechowuje cztery oktety i jeszcze jeden V6 przechowuje ciąg znaków w notacji IPv6.

Standardowa biblioteka Rusta zawiera dwa bardzo ważne typy wyliczeniowe: Option<T> y Result<T, E>Pierwszy reprezentuje obecność lub brak wartości (czegoś lub niczego) i jest używany w celu uniknięcia pustych wskaźników; drugi modeluje operacje, które mogą zwróć poprawny wynik lub błąd, wymagając, aby obsługa błędów była jawna i bezpieczna.

Aby zarządzać pamięcią dynamiczną i udostępniać dane, Rust ma inteligentne wskaźniki jako Box<T>, który przenosi wartość do sterty i zachowuje unikalną własność; Rc<T>, współdzielona liczba odwołań dla środowisk jednowątkowych; i Arc<T>, podobny do Rc ale bezpieczne dla wielu wątków. Ich prawidłowe użycie jest kluczowe przy łączeniu pamięci dynamicznej ze współbieżnością.

Ładunek i ekosystem skrzyń

Cargo jest spoiwem, które spaja ekosystem Rust: zarządza kompilacją, zależnościami i cyklem życia projektuKażdy projekt ma plik Cargo.toml który działa jako manifest, deklarując nazwę, wersję, wydanie językowe i zależności zewnętrzne.

Sekcja Ten plik umożliwia wyświetlenie skrzynek innych firm wraz z ich wersjami. Po uruchomieniu cargo build o cargo runCargo automatycznie pobiera te skrzynki z crates.io, kompiluje je i łączy z Twoim projektem. Dzięki temu możesz łatwo dodać na przykład generatory liczb losowych, frameworki webowe lub biblioteki kryptograficzne.

Do najczęściej używanych poleceń należą: cargo new aby rozpocząć projekty binarne o cargo new --lib dla bibliotek; cargo build kompilować w trybie debugowania; cargo build --release aby uzyskać zoptymalizowaną wersję zorientowaną na produkcję; i cargo test aby uruchomić baterię testów.

cargo check Na szczególną uwagę zasługuje to, że kompiluje kod do punktu pośredniego bez generowania pliku binarnego, co czyni go być bardzo szybkim w wykrywaniu błędów kompilacjiŚwietnie nadaje się do szybkich iteracji, podczas gdy moduł sprawdzający pożyczenie wskazuje problemy z właściwościami, odniesieniami i okresami życia.

Dzięki temu ekosystemowi często strukturyzuje się projekty jako małe, dobrze zdefiniowane skrzynie, dzieląc się kodem między nimi i ponownie wykorzystując rozwiązania stworzone przez społeczność. Na przykład, w przypadku zaawansowanej współbieżności, dostępne są skrzynie takie jak Tokio do programowania asynchronicznego lub Crossbeam do wydajnych, współbieżnych struktur danych.

Współbieżność w Rust: wątki, muteksy, kanały i atomy

Współbieżność to jeden z powodów, dla których Rust wzbudza tak duże zainteresowanie: pozwala wykorzystać zalety procesorów wielordzeniowych. bez popadania w typowe błędy wątków i pamięci współdzielonejJeśli po raz pierwszy zetkniesz się z tymi tematami, pomocne będzie rozróżnienie kilku pojęć.

Współbieżność polega na wykonywaniu wielu zadań nakładających się w czasie, na jednym lub wielu rdzeniach. W Ruście można tworzyć wątki systemowe do równoległego wykonywania zadań, a język pomaga zapewnić bezpieczne współdzielenie danych między nimi. Klasycznym błędem jest sytuacja wyścigu, w której dwa wątki uzyskują dostęp do danych i modyfikują je jednocześnie, a wynik zależy od kolejności wykonywania – co jest bardzo trudne do debugowania.

Aby koordynować dostęp do współdzielonych danych, Rust opiera się na prymitywach, takich jak: muteksktóre gwarantują wzajemne wykluczanie: tylko jeden wątek może wejść do sekcji krytycznej na raz. W połączeniu z Arc<T> Aby współdzielić własność pomiędzy wątkami, możliwe jest zbudowanie współdzielonych struktur danych, które będą zgodne z zasadami własności i pożyczania.

Inną powszechną formą komunikacji międzywątkowej, mocno promowaną w języku Rust, jest przesyłanie wiadomości za pomocą canalesKanał składa się z końca wysyłającego i końca odbierającego; wątki przesyłają przez niego wiadomości (wartości), co redukuje wykorzystanie zmiennej pamięci współdzielonej i upraszcza wnioskowanie na temat stanu systemu.

Gdy zagłębimy się bardziej w zagadnienia współbieżności niskiego poziomu, zobaczymy następujące informacje: typy atomoweDostęp do zmiennych atomowych odbywa się poprzez operacje, które są niepodzielne z perspektywy wątku. Pozwala to na implementację współdzielonych liczników, flag stanu, kolejek bez blokad i innych. Opanowanie zmiennych atomowych wymaga zrozumienia modeli pamięci i poleceń dostępu, dlatego wielu programistów woli zacząć od muteksów i kanałów, zanim zagłębi się w te szczegóły.

Pierwsze kroki i zasoby do nauki współbieżności i atomiki

Jeśli wchodzisz na arenę bez wcześniejszego doświadczenia, najrozsądniejszym rozwiązaniem jest zbudować solidny fundament ogólnych koncepcji przed zajęciem się zaawansowanymi narzędziami, takimi jak typy atomowe w Rust. Książki takie jak „Programming Rust” oferują stopniowe wprowadzenie, ale normalne jest, że prace skupiające się na typach atomowych i blokadach mogą początkowo wydawać się skomplikowane.

Dla większej wygody zaleca się zapoznanie się z Tradycyjne wątki, wzajemne wykluczanie i przekazywanie wiadomości w Rust. Baw się przykładami std::thread, std::sync::Mutex, std::sync::Arc i kanały std::sync::mpsc Pomaga zrozumieć, w jaki sposób kompilator Cię prowadzi i jakich błędów unika.

Jednocześnie zdecydowanie zaleca się zapoznanie się z materiałami wprowadzającymi do zagadnień współbieżności, nawet jeśli nie skupiają się one na języku Rust: należy zrozumieć, czym są warunki wyścigu, co oznacza blokowanie, co oznacza pamięć współdzielona w porównaniu z przekazywaniem komunikatów oraz jak wykorzystywane są blokady. Gdy te koncepcje staną się dla ciebie naturalne, fizyka atomowa przestanie być „czarną magią”. i stają się po prostu kolejnym narzędziem, tyle że bardzo delikatnym.

Kiedy powrócisz do bardziej zaawansowanych tekstów o atomach i blokadach w Rust, o wiele łatwiej będzie ci zrozumieć tok rozumowania, jeśli zrozumiesz, jaki problem każda konstrukcja próbuje rozwiązać: od prostego licznika bezpiecznego dla wątków po struktury bez blokad, które minimalizują konflikty.

Ostatecznie Rust oferuje zarówno prymitywy wysokiego poziomu, jak i narzędzia bardzo niskiego poziomu, a kluczem jest zawsze wybór najbezpieczniejszego poziomu abstrakcji, który rozwiązuje dany problem, uciekając się do kodu atomowego. unsafe tylko wtedy, gdy rzeczywiście dodaje wartości i w pełni rozumiesz jego konsekwencje.

Cały ten ekosystem typów, własności, pożyczania, skrzyń, narzędzi i prymitywów współbieżności łączy się, aby zaoferować język, w którym można pisać szybkie, solidne i łatwe w utrzymaniu oprogramowanieMinimalizuje to wiele rodzajów błędów, które historycznie nękały programowanie systemowe. W miarę jak będziesz ćwiczyć z małymi projektami, ćwiczeniami takimi jak Rustlings i oficjalną dokumentacją, te koncepcje przestaną wydawać się ścisłymi zasadami, a staną się sprzymierzeńcem, który ostrzega Cię, zanim problem dotrze do produkcji.