掌握Rust线程编程（从零开始学习Rust多线程与并发）

什么是线程？

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的内存空间，但各自拥有独立的执行路径。使用多线程可以让程序同时执行多个任务，从而提高效率。

创建第一个Rust线程

Rust标准库提供了std::thread模块来创建和管理线程。下面是一个最简单的例子：

use std::thread;use std::time::Duration;fn main() {    // 创建一个新线程    let handle = thread::spawn(|| {        for i in 1..=5 {            println!("子线程打印: {}", i);            thread::sleep(Duration::from_millis(500));        }    });    // 主线程也做一些工作    for i in 1..=3 {        println!("主线程打印: {}", i);        thread::sleep(Duration::from_millis(300));    }    // 等待子线程完成    handle.join().unwrap();}

在这个例子中，我们使用thread::spawn创建了一个新线程。闭包|| { ... }中的代码将在新线程中执行。注意handle.join()的作用是让主线程等待子线程完成，否则主线程可能在子线程结束前就退出了。

线程间通信：使用消息传递

Rust推荐使用消息传递（Message Passing）的方式在线程间安全地共享数据，这遵循了“不要通过共享内存来通信，而是通过通信来共享内存”的原则。Rust提供了std::sync::mpsc（多生产者，单消费者）通道来实现这一点。

use std::thread;use std::sync::mpsc;fn main() {    // 创建一个通道    let (tx, rx) = mpsc::channel();    // 启动一个线程并发送消息    thread::spawn(move || {        let val = String::from("Hello from thread!");        tx.send(val).unwrap();    });    // 接收消息    let received = rx.recv().unwrap();    println!("接收到的消息: {}", received);}

这里tx是发送端（transmitter），rx是接收端（receiver）。通过send和recv方法，我们可以安全地在线程间传递数据，而不用担心数据竞争。

共享状态：使用互斥锁（Mutex）

有时候我们需要多个线程访问同一个数据。Rust提供了Mutex<T>（互斥锁）来确保同一时间只有一个线程可以访问数据。

use std::sync::{Arc, Mutex};use std::thread;fn main() {    // Arc 允许多个所有者，Mutex 提供互斥访问    let counter = Arc::new(Mutex::new(0));    let mut handles = vec![];    for _ in 0..10 {        let counter = Arc::clone(&counter);        let handle = thread::spawn(move || {            let mut num = counter.lock().unwrap();            *num += 1;        });        handles.push(handle);    }    // 等待所有线程完成    for handle in handles {        handle.join().unwrap();    }    println!("最终计数: {}", *counter.lock().unwrap());}

这里我们使用了Arc（原子引用计数）来允许多个线程拥有同一个Mutex。每次访问数据时，都需要先获取锁（lock()），操作完成后锁会自动释放。

总结

通过本教程，你已经掌握了Rust线程的基本用法，包括创建线程、消息传递和共享状态。Rust的类型系统和所有权模型在编译期就能防止很多常见的并发错误，让你写出既高效又安全的Rust并发程序。

记住，Rust多线程编程的核心思想是：要么通过消息传递避免共享状态，要么通过互斥锁等同步原语安全地共享状态。随着练习的深入，你会越来越熟练地运用这些工具构建高性能的并发应用。

现在，打开你的编辑器，尝试运行上面的代码吧！实践是最好的老师，祝你在Rust thread的学习之旅中收获满满！