提问人:Ned Ruggeri 提问时间:9/24/2015 最后编辑:applemonkey496Ned Ruggeri 更新时间:7/14/2022 访问量:16111
如何将对堆栈变量的引用传递给线程?
How can I pass a reference to a stack variable to a thread?
问:
我正在编写一个 WebSocket 服务器,其中 Web 客户端连接到与多线程计算机 AI 下棋。WebSocket 服务器希望将对象传递到 AI 代码中。该对象将通过管道将日志行从 AI 向下传递到 Web 客户端。必须包含对客户端连接的引用。Logger
Logger
Logger
我对生存期如何与线程交互感到困惑。我已经用一个由类型参数化的结构重现了这个问题。该函数尝试解开该值并记录它。Wrapper
run_thread
use std::fmt::Debug;
use std::thread;
struct Wrapper<T: Debug> {
val: T,
}
fn run_thread<T: Debug>(wrapper: Wrapper<T>) {
let thr = thread::spawn(move || {
println!("{:?}", wrapper.val);
});
thr.join();
}
fn main() {
run_thread(Wrapper::<i32> { val: -1 });
}
参数存在于堆栈上,其生存期不会超过 的堆栈帧,即使线程将在堆栈帧结束之前加入。我可以从堆栈中复制该值:wrapper
run_thread
use std::fmt::Debug;
use std::thread;
struct Wrapper<T: Debug + Send> {
val: T,
}
fn run_thread<T: Debug + Send + 'static>(wrapper: Wrapper<T>) {
let thr = thread::spawn(move || {
println!("{:?}", wrapper.val);
});
thr.join();
}
fn main() {
run_thread(Wrapper::<i32> { val: -1 });
}
如果是对我不想复制的大对象的引用,这将不起作用:T
use std::fmt::Debug;
use std::thread;
struct Wrapper<T: Debug + Send> {
val: T,
}
fn run_thread<T: Debug + Send + 'static>(wrapper: Wrapper<T>) {
let thr = thread::spawn(move || {
println!("{:?}", wrapper.val);
});
thr.join();
}
fn main() {
let mut v = Vec::new();
for i in 0..1000 {
v.push(i);
}
run_thread(Wrapper { val: &v });
}
其结果是:
error: `v` does not live long enough
--> src/main.rs:22:32
|
22 | run_thread(Wrapper { val: &v });
| ^ does not live long enough
23 | }
| - borrowed value only lives until here
|
= note: borrowed value must be valid for the static lifetime...
我能想到的唯一解决方案是使用 .Arc
use std::fmt::Debug;
use std::sync::Arc;
use std::thread;
struct Wrapper<T: Debug + Send + Sync + 'static> {
arc_val: Arc<T>,
}
fn run_thread<T: Debug + Send + Sync + 'static>(wrapper: &Wrapper<T>) {
let arc_val = wrapper.arc_val.clone();
let thr = thread::spawn(move || {
println!("{:?}", *arc_val);
});
thr.join();
}
fn main() {
let mut v = Vec::new();
for i in 0..1000 {
v.push(i);
}
let w = Wrapper { arc_val: Arc::new(v) };
run_thread(&w);
println!("{}", (*w.arc_val)[0]);
}
在我的实际程序中,似乎 和 connection 对象都必须放在包装器中。当代码并行化的库内部时,客户端需要将连接装箱,这似乎很烦人。这尤其令人讨厌,因为连接的生存期保证大于工作线程的生存期。Logger
Arc
Arc
我错过了什么吗?
答:
标准库中的基本线程支持允许创建的线程比创建它们的线程更长;这是一件好事!但是,如果要将对堆栈分配的变量的引用传递给其中一个线程,则无法保证该变量在线程执行时仍然有效。在其他语言中,这将允许线程访问无效内存,从而产生一堆内存安全问题。
一种解决方案是作用域线程,即保证在父线程退出之前退出的线程。这些可以确保父线程中的堆栈变量在线程的整个持续时间内都可用。
锈 1.63
std::thread::scope
在中断 7 年后返回稳定的 Rust(删除、返回)。
use std::{thread, time::Duration};
fn main() {
let mut vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
thread::scope(|scope| {
for e in &mut vec {
scope.spawn(move || {
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
*e += 1;
});
}
});
println!("{:?}", vec);
}
早期的 Rust 版本或需要更多控制时
横梁
我们不局限于标准库;一个流行的带范围螺纹的板条箱是横梁:
use crossbeam; // 0.6.0
use std::{thread, time::Duration};
fn main() {
let mut vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
crossbeam::scope(|scope| {
for e in &mut vec {
scope.spawn(move |_| {
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
*e += 1;
});
}
})
.expect("A child thread panicked");
println!("{:?}", vec);
}
人造丝
还有一些像人造丝这样的板条箱,可以抽象出“线程”的低级细节,但可以让你实现你的目标:
use rayon::iter::{IntoParallelRefMutIterator, ParallelIterator}; // 1.0.3
use std::{thread, time::Duration};
fn main() {
let mut vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
vec.par_iter_mut().for_each(|e| {
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
*e += 1;
});
println!("{:?}", vec);
}
关于示例
每个示例都会生成许多线程,并在没有锁定、没有 和没有克隆的情况下就地变异一个本地向量。请注意,突变有一个调用,以帮助验证调用是否并行发生。Arc
sleep
您可以扩展示例以共享对实现 Sync
的任何类型的引用,例如 a 或 .但是,使用这些会引入锁定。Mutex
Atomic*
当连接位于代码并行化的库内部时,客户端需要将连接装箱
Arc
也许你可以更好地隐藏你的并行性呢?你能接受记录器,然后在把它交给你的线程之前把它包装在/中吗?Arc
Mutex
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Logger
Clone
Arc<Mutex<Connection>>
Connection
Arc
Vec
Copy
Clone
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