Rust Arc用法及代码示例

线程安全的引用计数指针。 'Arc' 代表“原子引用计数”。

Arc<T> 类型提供在堆中分配的类型为 T 的值的共享所有权。在 Arc 上调用 clone 会生成一个新的 Arc 实例，该实例指向堆上与源 Arc 相同的分配，同时增加引用计数。当指向给定分配的最后一个Arc 指针被销毁时，存储在该分配中的值(通常称为“inner value”)也将被删除。

Rust 中的共享引用默认不允许突变，Arc 也不异常：您通常无法获取对 Arc 内部某些内容的可变引用。如果您需要通过 Arc 进行变异，请使用 Mutex 、 RwLock 或 Atomic 类型之一。

线程安全

与 Rc<T> 不同，Arc<T> 使用原子操作进行引用计数。这意味着它是线程安全的。缺点是原子操作比普通的内存访问更昂贵。如果您不在线程之间共享reference-counted 分配，请考虑使用 Rc<T> 来降低开销。 Rc<T> 是一个安全的默认值，因为编译器将捕获任何在线程之间发送 Rc<T> 的尝试。但是，库可能会选择Arc<T>，以便为库使用者提供更大的灵活性。

只要 T 实现 Send 和 Sync ，Arc<T> 就会实现 Send 和 Sync 。为什么不能将非线程安全类型 T 放入 Arc<T> 中以使其成为线程安全？乍一看这可能有点counter-intuitive：毕竟，Arc<T> 线程安全的重点不是吗？关键是：Arc<T> 使得对同一数据具有多个所有权是线程安全的，但它并没有为其数据添加线程安全性。考虑Arc<RefCell<T>>。 RefCell<T> 不是 Sync ，如果 Arc<T> 始终是 Send ，则 Arc<RefCell<T>> 也是如此。但这样我们就会遇到一个问题： RefCell<T> 不是线程安全的；它使用非原子操作跟踪借用计数。

最后，这意味着您可能需要将 Arc<T> 与某种 std::sync 类型配对，通常是 Mutex<T> 。

使用Weak 中断循环

std::sync::Arc.downgrade方法可用于创建非拥有Weak指针。 AWeak指针可以是std::sync::Weak.upgraded 至Arc，但这会返回None如果存储在分配中的值已被删除。换句话说，Weak指针不会使分配内的值保持活动状态；然而，他们做保持分配(值的后备存储)处于活动状态。

Arc 指针之间的循环永远不会被释放。因此， Weak 用于中断循环。例如，一棵树可能具有从父节点到子节点的强 Arc 指针，以及从子节点返回到父节点的 Weak 指针。

克隆参考

使用为 Arc<T> 和 Weak<T> 实现的 Clone 特征从现有的 reference-counted 指针创建新引用。

use std::sync::Arc;
let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
// The two syntaxes below are equivalent.
let a = foo.clone();
let b = Arc::clone(&foo);
// a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location

Deref 行为

Arc<T> 自动取消引用 T (通过 Deref 特征)，因此您可以对 Arc<T> 类型的值调用 T 的方法。为了避免与 T 的方法发生名称冲突，Arc<T> 本身的方法是关联函数，使用 fully qualified syntax 进行调用：

use std::sync::Arc;

let my_arc = Arc::new(());
let my_weak = Arc::downgrade(&my_arc);

Arc<T> 对 Clone 等特征的实现也可以使用完全限定的语法来调用。有些人喜欢使用完全限定的语法，而另一些人则喜欢使用method-call 语法。

use std::sync::Arc;

let arc = Arc::new(());
// Method-call syntax
let arc2 = arc.clone();
// Fully qualified syntax
let arc3 = Arc::clone(&arc);

Weak<T> 不会自动取消对 T 的引用，因为内部值可能已被删除。

例子

在线程之间共享一些不可变的数据：

use std::sync::Arc;
use std::thread;

let five = Arc::new(5);

for _ in 0..10 {
    let five = Arc::clone(&five);

    thread::spawn(move || {
        println!("{:?}", five);
    });
}

共享一个可变的 AtomicUsize ：

use std::sync::Arc;
use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
use std::thread;

let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));

for _ in 0..10 {
    let val = Arc::clone(&val);

    thread::spawn(move || {
        let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
        println!("{:?}", v);
    });
}

有关一般引用计数的更多示例，请参阅 rc 文档。