31 并发编程之线程与消息传递

在上一篇教程中，我们探讨了模块与包之 Crate 的管理，了解了如何组织和管理我们的代码。现在，我们将进入并发编程的领域，特别是Rust中的 线程 和 消息传递。Rust通过强大的类型系统和所有权模型，使得并发编程变得更加安全和高效。

理解线程

线程是操作系统能够进行独立调度的最小单位。在Rust中，我们可以通过标准库中的 std::thread 模块来创建和管理线程。Rust中的每个线程都有自己的栈空间，这意味着每个线程在使用数据时都需要注意数据的访问和共享问题。

创建线程

我们可以通过 thread::spawn 函数来创建新线程。下面是一个简单的例子：

use std::thread;

fn main() {
    // 创建一个新线程，打印消息
    let handle = thread::spawn(|| {
        for i in 1..5 {
            println!("来自新线程: {}", i);
        }
    });

    // 主线程也进行一些工作
    for i in 1..3 {
        println!("来自主线程: {}", i);
    }

    // 等待新线程完成
    handle.join().unwrap();
}

在这个例子中，我们使用 thread::spawn 创建了一个新线程，同时主线程也在执行。调用 handle.join()，可以确保主线程在新线程完成之前不会结束。

消息传递

在并发编程中，尤其是在Rust中，常见的一种模式是使用 消息传递。这能让不同线程之间以安全的方式交换数据。Rust提供了一个名为 std::sync::mpsc 的模块，用于创建一个消息传递通道。

使用消息通道

下面是一个通过消息通道在主线程和新线程之间传递信息的示例：

use std::sync::mpsc;
use std::thread;

fn main() {
    // 创建一个消息通道
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    // 创建一个新线程
    let handle = thread::spawn(move || {
        for i in 1..5 {
            // 向主线程发送数据
            tx.send(i).unwrap();
            thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(500));
        }
    });

    // 主线程接收数据
    for _ in 1..5 {
        let received = rx.recv().unwrap();
        println!("接收到: {}", received);
    }

    // 确保新线程完成
    handle.join().unwrap();
}

在这个例子中，我们创建了一个发送端 tx 和接收端 rx。新线程通过 tx.send(i) 向主线程发送数据，而主线程通过 rx.recv() 接收数据。这样做可以确保数据的安全传递，避免了数据竞争问题。

总结

在本篇教程中，我们学习了如何在Rust中使用线程以及通过消息传递进行并发编程。我们使用thread::spawn来创建新线程，并利用mpsc模块实现了线程之间的通信。通过这种方式，我们可以安全地在多个线程间共享数据。

在下一篇教程中，我们将探讨并发编程中的 共享状态，进一步了解不同线程共享数据的方式，以及如何避免数据竞争等问题。结合刚刚学习的消息传递，我们将更深入地理解Rust提供的并发编程模型。