Многопоточность без страха

Безопасное и эффективное управление многопоточным программированием — ещё одна из основных целей Rust. Многопоточное программирование, когда разные части программы выполняются независимо, и параллельное программирование, когда разные части программы выполняются одновременно, становятся всё более важными, поскольку всё больше компьютеров используют преимущества нескольких процессоров. Исторически программирование в этих условиях было сложным и подверженным ошибкам: Rust надеется изменить это.

Первоначально команда Rust считала, что обеспечение безопасности памяти и предотвращение проблем многопоточности — это две отдельные проблемы, которые необходимо решать различными методами. Со временем команда обнаружила, что системы владения и система типов являются мощным набором инструментов, помогающих управлять безопасностью памяти и проблемами многопоточного параллелизма! Используя владение и проверку типов, многие ошибки многопоточности являются ошибками времени компиляции в Rust, а не ошибками времени выполнения. Поэтому вместо того, чтобы тратить много времени на попытки воспроизвести точные обстоятельства, при которых возникает ошибка многопоточности во время выполнения, некорректный код будет отклонён с ошибкой. В результате вы можете исправить свой код во время работы над ним, а не после развёртывания на рабочем сервере. Мы назвали этот аспект Rust бесстрашной многопоточностью. Бесстрашная многопоточность позволяет вам писать код, который не содержит скрытых ошибок и легко реорганизуется без внесения новых.

Примечание: для простоты мы будем называть многие проблемы многопоточными, хотя более точный термин здесь  — многопоточные и/или параллельные. Если бы эта книга была о многопоточности и/или параллелизме, мы были бы более конкретны. В этой главе, пожалуйста, всякий раз, когда мы используем термин «многопоточный», мысленно замените на понятие «многопоточный и/или параллельный».

Многие языки предлагают довольно консервативные решения проблем многопоточности. Например, Erlang обладает элегантной функциональностью для многопоточности при передаче сообщений, но не определяет ясных способов совместного использования состояния между потоками. Поддержка только подмножества возможных решений является разумной стратегией для языков более высокого уровня, поскольку язык более высокого уровня обещает выгоду при отказе от некоторого контроля над получением абстракций. Однако ожидается, что языки низкого уровня обеспечат решение с наилучшей производительностью в любой конкретной ситуации и будут иметь меньше абстракций по сравнению с аппаратным обеспечением. Поэтому Rust предлагает множество инструментов для моделирования проблем любым способом, который подходит для вашей ситуации и требований.

Вот темы, которые мы рассмотрим в этой главе:

• Как создать потоки для одновременного запуска нескольких фрагментов кода
• Многопоточность передачи сообщений, где каналы передают сообщения между потоками
• Многопоточность для совместно используемого состояния, когда несколько потоков имеют доступ к некоторому фрагменту данных
• Типажи Sync и Send, которые расширяют гарантии многопоточности в Rust для пользовательских типов, а также типов, предоставляемых стандартной библиотекой