锁相关的 API

在介绍特定的锁类型之前, 我们先针对它们的公共特性做一些说明.

了解这些之后, 接下来学习各种锁的用法时会更容易.

锁的底层接口

  • Lock::acquire(), 本线程尝试获得锁, 如果获取失败, 本线程将被阻塞, 直到得到锁
  • Lock::try_acquire(), 本线程尝试获得锁, 如果失败, 就直接返回
  • Lock::release(), 释放锁

这种底层接口存在的问题是:

  • 使用者只有在获得锁之后才能访问被锁保护的资源
  • 锁定和解锁要成对使用, 不能出现忘记解锁的情况

锁的上层接口

针对上面提到的锁的底层接口存在的问题, 社区总结出了锁的上层接口:

  • 锁定和解锁自动匹配
  • 锁和它保护的资源紧密关联

这种接口风格来自于 C++ 中的 RAII :

  • 使用 LockGuard<T> 类自动解锁
    • Lock::acquire() 函数会返回 LockGuard<T> 对象
    • 当 LockGuard<T> 对象超出作用域后, 编译器生成的代码自动调用 Lock::release() 解锁
  • 将锁与它保护的资源关联起来, 通过泛型类 Lock<T>, 这样的话只有获得锁之后才能访问被保护的资源

这套接口更加安全易用.

看下面的代码示例:

use std::sync::Mutex;
use std::thread;

fn main() {
    let counter: Mutex<i32> = Mutex::new(42);
    let num_threads = 10;
    thread::scope(|s| {
        for _i in 0..num_threads {
            s.spawn(|| {
                if let Ok(mut guard) = counter.lock() {
                    *guard += 1;
                }
            });
        }
    });

    if let Ok(result) = counter.into_inner() {
        println!("counter is: {result}");
        assert_eq!(result, 52);
    }
}

有两点要重点关注:

  1. let counter: Mutex<i32> = Mutex::new(42); 这里的 counter 是 Mutex<i32> 类型, 这把锁保护的数据类型是 i32
  2. if let Ok(guard) = counter.lock(), Mutex::lock() 接口返回的就是 LockGuard<T> 类型
    • 当锁定成功后, 就返回 Ok(lock_guard), 这个对象在超出作用域后, 会自动被销毁, 自动解锁
    • 当锁定失败时, 就返回 Err(lock_failed)