3.4 Arc

原文链接: https://rust-unofficial.github.io/too-many-lists/third-arc.html

用不可变链表的一个理由是在线程间共享数据。毕竟共享可变状态是万恶之源，一种解决办法是永远干掉可变部分。

但我们的链表根本不是线程安全的。要做到线程安全，得原子地修改引用计数。否则两个线程可能同时增加引用计数，只有一个会成功。链表就可能过早释放！

为此得用 Arc。Arc 和 Rc 完全一样，只是引用计数是原子修改的。不需要时有额外开销，所以 Rust 两者都暴露。让链表线程安全只需把所有 Rc 换成 std::sync::Arc。就这样。线程安全。完事！

但这引出一个有趣问题：怎么知道类型是否线程安全？会不小心搞砸吗？

不会！在 Rust 里你搞砸不了线程安全！

原因是 Rust 用两个 trait 以一等公民方式建模线程安全：Send 和 Sync。

类型是 Send 当可以安全地移动到另一线程。类型是 Sync 当可以安全地在多线程间共享。即若 T 是 Sync，&T 就是 Send。这里的安全指不可能造成数据竞争（不要和更一般的竞态条件混淆）。

这些是标记 trait，换句话说它们不提供任何接口。你要么是 Send，要么不是。只是其他 API 可以要求的属性。若不够 Send，静态上就不可能发到别的线程！爽！

Send 和 Sync 也是自动派生 trait，取决于你是否完全由 Send 和 Sync 类型组成。类似只有全 Copy 才能实现 Copy，但这里若满足就自动实现。

几乎所有类型都是 Send 和 Sync。大多数 Send 因为完全拥有自己的数据。大多数 Sync 因为跨线程共享数据的唯一方式是通过共享引用，那会让它们不可变！

但有些特殊类型违反这些性质：具有内部可变性的。到目前为止我们主要接触继承可变性（又称外部可变性）：值的可变性继承自容器的可变性。不能随意变异不可变值的某个字段。

内部可变性类型违反这一点：允许通过共享引用变异。两大类：cell，只在单线程上下文工作；锁，多线程上下文工作。显然能用 cell 时更便宜。还有原子类型，像锁一样的原语。

这和 Rc、Arc 有什么关系？它们都用内部可变性管理引用计数。更糟的是，这个引用计数在所有实例间共享！Rc 用 cell，所以不是线程安全的。Arc 用 atomic，所以是线程安全的。当然，不能把类型放进 Arc 就让它自动变得线程安全。Arc 和其他类型一样只能派生线程安全性。

我真的真的真的不想深入原子内存模型或非派生 Send 实现的细节。不用说，越深入 Rust 的线程安全故事越复杂。作为高层使用者，一切就是能用，你不太需要想这些。