如何在 Rust 的多线程中共享值？

• 共享值的方式是使用Arc
• 修改值的方式是使用Mutex

Rust 既支持了基于系统线程的多线程编程模型，也支持了基于async/await的异步编程模型。Rust 的async编程有有以下特性:

• Future 在 Rust 中是惰性的
• Async 在 Rust 中使用开销是零
• Rust 没有内置异步调用所必需的运行时，但是社区生态中已经提供了非常优异的运行时实现，例如 tokio和async-std
• 运行时同时支持单线程和多线程

Tower是一个模块化和可重用组件库，用于构建健壮的网络客户端和服务器。其核心是Service特征。Service是一个异步函数，它接受请求并产生响应。然而，其设计的某些方面可能并不明显。与其解释目前Tower中存在的Service特征，让我们通过想象如果你从头开始，你会如何发明它来看看Service背后的动机。

本文将介绍如果基于 vscode 搭建 Rust 开发环境。

先来看一段 Java 代码，Application中有version和 logger。logger 依赖了 Version。

public class Application
{
    public Version version;
    public Logger logger;
    public Application() {
        version = new Version(1);
        logger =  new Logger(version);
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        Application application = new Application();
        application.logger.log("Hello World!");
        // console output:
        // [version 1] Hello World!
    }
    class Version {
        public int ver;
        public Version (int ver){
            this.ver = ver;
        }
        public String toString() {
            return String.format("version %d",ver);
        }
    }
    class Logger {
        public Version version;
        public Logger (Version version){
            this.version = version;
        }
        void log(String msg) {
            System.out.println(String.format("[%s] %s",version,msg));
        }
    }
}

那么问题来了，如何在 Rust 中实现相同的代码？

生命周期，简而言之就是引用的有效作用域。在大多数时候，我们无需手动的声明生命周期，因为编译器可以自动进行推导。当多个生命周期存在，且编译器无法推导出某个引用的生命周期时，就需要我们手动标明生命周期。

悬垂指针和生命周期

生命周期的主要作用是避免悬垂引用，它会导致程序引用了本不该引用的数据：

{
    let r;
    {
        let x = 5;
        r = &x;
    }    // ^^ borrowed value does not live long enough
    println!("r: {}", r);
}

此处 r 就是一个悬垂指针，它引用了提前被释放的变量 x。

借用检查

为了保证 Rust 的所有权和借用的正确性，Rust 使用了一个借用检查器(Borrow checker)，来检查我们程序的借用正确性：

{
    let r;                // ---------+-- 'a
                          //          |
    {                     //          |
        let x = 5;        // -+-- 'b  |
        r = &x;           //  |       |
    }                     // -+       |
                          //          |
    println!("r: {}", r); //          |
}                         // ---------+

r 变量被赋予了生命周期 ‘a，x 被赋予了生命周期 ‘b，从图示上可以明显看出生命周期 ‘b 比 ‘a 小很多。在编译期，Rust 会比较两个变量的生命周期，结果发现 r 明明拥有生命周期 ‘a，但是却引用了一个小得多的生命周期 ‘b，在这种情况下，编译器会认为我们的程序存在风险，因此拒绝运行。如果想要编译通过，也很简单，只要 ‘b 比 ‘a 大就好。总之，x 变量只要比 r 活得久，那么 r 就能随意引用 x 且不会存在危险：

{
    let x = 5;            // ----------+-- 'b
                          //           |
    let r = &x;           // --+-- 'a  |
                          //   |       |
    println!("r: {}", r); //   |       |
                          // --+       |
}                         // ----------+

如果不同的类型具有相同的行为，那么我们就可以定义一个特征，然后为这些类型实现该特征。定义特征是把一些方法组合在一起，目的是定义一个实现某些目标所必需的行为的集合。

例如，我们现在有文章 Post 和微博 Weibo 两种内容载体，而我们想对相应的内容进行总结，也就是无论是文章内容，还是微博内容，都可以在某个时间点进行总结，那么总结这个行为就是共享的，因此可以用特征来定义：

pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}

特征只定义行为看起来是什么样的，而不定义行为具体是怎么样的。因此我们需要为实现特征的类型，定义行为具体是怎么样的。

pub struct Post {
    pub title: String,
    pub author: String,
    pub content: String,
}
impl Summary for Post {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("文章{}, 作者是{}", self.title, self.author)
    }
}

指针是一个包含了内存地址的变量，该内存地址引用或者指向了另外的数据。

在 Rust 中，最常见的指针类型是引用，引用通过 & 符号表示。不同于其它语言，引用在 Rust 中被赋予了更深层次的含义，那就是：借用其它变量的值。引用本身很简单，除了指向某个值外并没有其它的功能，也不会造成性能上的额外损耗，因此是 Rust 中使用最多的指针类型。

而智能指针则不然，它虽然也号称指针，但是它是一个复杂的家伙：通过比引用更复杂的数据结构，包含比引用更多的信息，例如元数据，当前长度，最大可用长度等。智能指针往往是基于结构体实现，它与我们自定义的结构体最大的区别在于它实现了 Deref 和 Drop 特征：

• Deref 可以让智能指针像引用那样工作，这样你就可以写出同时支持智能指针和引用的代码，例如 *T
• Drop 允许你指定智能指针超出作用域后自动执行的代码，例如做一些数据清除等收尾工作

而 Box 指针是最简单的智能指针。本文将介绍 Box 指针以及 Deref 和 Drop 特征。

Rust 为了解决内存安全问题，引入了所有权系统。

所有的程序都必须和计算机内存打交道，如何从内存中申请空间来存放程序的运行内容，如何在不需要的时候释放这些空间，成了重中之重，也是所有编程语言设计的难点之一。在计算机语言不断演变过程中，出现了三种流派：

• 垃圾回收机制(GC)，在程序运行时不断寻找不再使用的内存，典型代表：Java、Go
• 手动管理内存的分配和释放, 在程序中，通过函数调用的方式来申请和释放内存，典型代表：C++
• 通过所有权来管理内存，编译器在编译时会根据一系列规则进行检查。

Rust 选择了第三种，最妙的是，这种检查只发生在编译期，因此对于程序运行期，不会有任何性能上的损失。