线程、通道、共享状态与锁

本章目标

这一章学习 Rust 并发基础：线程如何启动，消息如何在线程间传递，共享状态为什么需要锁，以及 Rust 如何在编译期阻止数据竞争。

它是什么

线程是操作系统调度的执行单元。多个线程可以同时运行，让程序处理多个任务。

Rust 标准库提供：

std::thread：创建线程。
std::sync::mpsc：多生产者单消费者通道。
std::sync::Mutex：互斥锁。
std::sync::Arc：原子引用计数，用于多线程共享所有权。

为什么需要

当前 RinBlog 为了教学简单，一次只处理一个连接。真实服务器通常需要同时处理多个请求。并发能提升吞吐，但也会带来共享数据修改、锁等待和死锁等问题。

Rust 的类型系统要求跨线程数据满足安全约束。你不能随便把非线程安全引用丢给另一个线程。

怎么使用

启动线程：

let handle = std::thread::spawn(|| {
    println!("worker thread");
});

handle.join().unwrap();

共享计数器：

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

let counter = Arc::new(Mutex::new(0));
let shared = Arc::clone(&counter);

let handle = std::thread::spawn(move || {
    let mut value = shared.lock().unwrap();
    *value += 1;
});

handle.join().unwrap();

逐行解释

let counter = Arc::new(Mutex::new(0));

0 是被保护的整数。
Mutex::new(0) 创建互斥锁，任何时刻只允许一个线程访问内部整数。
Arc::new(...) 创建线程安全引用计数指针。
多个线程需要共同拥有同一个锁，所以要用 Arc。

let mut value = shared.lock().unwrap();
*value += 1;

lock() 尝试获取锁。
成功后返回守卫对象，守卫离开作用域时自动释放锁。
unwrap() 在锁中毒时 panic，教学代码可以这样写，工程代码应认真处理。
*value += 1 修改锁内部的整数。

常见坑

Rc 不能跨线程共享，要用 Arc。
RefCell 不是线程锁，多线程共享要用 Mutex 或 RwLock。
锁持有时间越短越好，不要在持锁时做慢 IO。
通道适合传递消息，锁适合保护共享状态。先选模型，再写代码。

练习

启动一个线程打印一句话。
启动三个线程，每个线程发送一个字符串到通道。
用 Arc<Mutex<i32>> 实现多线程计数。
故意用 Rc<Mutex<i32>> 跨线程，阅读编译错误。

造轮子任务

设计一个迷你线程池接口：ThreadPool::new(size) 和 execute(job)。先写类型和伪实现，理解任务队列、工作线程、通道三者关系。后续可以把它接到 HTTP 服务器上。

小结

Rust 并发不是没有复杂度，而是把复杂度显式化。你要清楚数据是在线程间移动、通过通道传递，还是通过锁共享。类型系统会帮助你避免数据竞争。