Ngôn ngữ lập trình Rust

Đồng Thời Mở Rộng với Các Đặc Tính Send và Sync

Điều thú vị là, hầu hết các tính năng đồng thời mà chúng ta đã nói đến trong chương này đều là một phần của thư viện chuẩn, không phải ngôn ngữ. Lựa chọn của bạn để xử lý tính đồng thời không bị giới hạn ở ngôn ngữ hoặc thư viện chuẩn; bạn có thể viết các tính năng đồng thời của riêng mình hoặc sử dụng những tính năng được viết bởi người khác.

Tuy nhiên, trong số các khái niệm đồng thời quan trọng được nhúng vào ngôn ngữ thay vì thư viện chuẩn là các đặc tính std::marker là Send và Sync.

Cho Phép Chuyển Giao Quyền Sở Hữu Giữa Các Thread với Send

Đặc tính đánh dấu Send chỉ ra rằng quyền sở hữu của các giá trị thuộc kiểu triển khai Send có thể được chuyển giao giữa các thread. Hầu hết mọi kiểu Rust đều là Send, nhưng có một số ngoại lệ, bao gồm Rc<T>: kiểu này không thể triển khai Send vì nếu bạn sao chép một giá trị Rc<T> và cố gắng chuyển quyền sở hữu của bản sao đó sang một thread khác, cả hai thread có thể cập nhật số lượng tham chiếu cùng một lúc. Vì lý do này, Rc<T> được triển khai để sử dụng trong các tình huống đơn thread, nơi bạn không muốn trả giá cho hiệu suất an toàn thread.

Do đó, hệ thống kiểu và ràng buộc đặc tính của Rust đảm bảo rằng bạn không bao giờ vô tình gửi một giá trị Rc<T> qua các thread một cách không an toàn. Khi chúng ta cố gắng làm điều này trong Listing 16-14, chúng ta đã nhận được lỗi the trait Send is not implemented for Rc<Mutex<i32>>. Khi chúng ta chuyển sang Arc<T>, vốn triển khai Send, mã đã biên dịch thành công.

Bất kỳ kiểu nào được tạo thành hoàn toàn từ các kiểu Send cũng tự động được đánh dấu là Send. Hầu hết tất cả các kiểu nguyên thủy đều là Send, ngoại trừ con trỏ thô, thứ mà chúng ta sẽ thảo luận trong Chương 20.

Cho Phép Truy Cập từ Nhiều Thread với Sync

Đặc tính đánh dấu Sync chỉ ra rằng kiểu triển khai Sync an toàn để được tham chiếu từ nhiều thread. Nói cách khác, bất kỳ kiểu T nào triển khai Sync nếu &T (một tham chiếu không thay đổi đến T) triển khai Send, nghĩa là tham chiếu có thể được gửi an toàn đến một thread khác. Tương tự như Send, các kiểu nguyên thủy đều triển khai Sync, và các kiểu được tạo thành hoàn toàn từ các kiểu triển khai Sync cũng triển khai Sync.

Con trỏ thông minh Rc<T> cũng không triển khai Sync vì cùng những lý do mà nó không triển khai Send. Kiểu RefCell<T> (mà chúng ta đã nói đến trong Chương 15) và họ các kiểu Cell<T> liên quan không triển khai Sync. Việc triển khai kiểm tra mượn mà RefCell<T> thực hiện trong thời gian chạy không an toàn cho thread. Con trỏ thông minh Mutex<T> triển khai Sync và có thể được sử dụng để chia sẻ quyền truy cập với nhiều thread như bạn đã thấy trong "Chia Sẻ Mutex<T> Giữa Nhiều Thread".

Triển Khai Send và Sync Thủ Công Là Không An Toàn

Vì các kiểu được tạo thành hoàn toàn từ các kiểu khác triển khai các đặc tính Send và Sync cũng tự động triển khai Send và Sync, chúng ta không cần phải triển khai những đặc tính này thủ công. Là các đặc tính đánh dấu, chúng thậm chí không có bất kỳ phương thức nào để triển khai. Chúng chỉ hữu ích để thực thi các bất biến liên quan đến tính đồng thời.

Việc triển khai thủ công các đặc tính này liên quan đến việc triển khai mã Rust không an toàn. Chúng ta sẽ nói về việc sử dụng mã Rust không an toàn trong Chương 20; hiện tại, thông tin quan trọng là việc xây dựng các kiểu đồng thời mới không được tạo từ các phần Send và Sync đòi hỏi suy nghĩ cẩn thận để duy trì các đảm bảo an toàn. "The Rustonomicon" có thêm thông tin về các đảm bảo này và cách để duy trì chúng.

Tóm Tắt

Đây không phải là lần cuối cùng bạn thấy tính đồng thời trong cuốn sách này: chương tiếp theo tập trung vào lập trình bất đồng bộ, và dự án trong Chương 21 sẽ sử dụng các khái niệm trong chương này trong một tình huống thực tế hơn so với các ví dụ nhỏ được thảo luận ở đây.

Như đã đề cập trước đó, vì rất ít phần trong cách Rust xử lý tính đồng thời là một phần của ngôn ngữ, nhiều giải pháp đồng thời được triển khai dưới dạng các crate. Những crate này phát triển nhanh hơn so với thư viện chuẩn, vì vậy hãy nhớ tìm kiếm online cho các crate hiện đại, tiên tiến để sử dụng trong các tình huống đa luồng.

Thư viện chuẩn của Rust cung cấp các kênh để truyền tin nhắn và các kiểu con trỏ thông minh, như Mutex<T> và Arc<T>, an toàn để sử dụng trong các ngữ cảnh đồng thời. Hệ thống kiểu và bộ kiểm tra mượn đảm bảo rằng mã sử dụng các giải pháp này sẽ không gặp phải các cuộc đua dữ liệu hoặc tham chiếu không hợp lệ. Khi bạn đã biên dịch được mã của mình, bạn có thể yên tâm rằng nó sẽ chạy tốt trên nhiều thread mà không gặp phải những lỗi khó theo dõi thường thấy trong các ngôn ngữ khác. Lập trình đồng thời không còn là một khái niệm đáng sợ nữa: hãy tiến tới và làm cho chương trình của bạn chạy đồng thời, không sợ hãi!