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原子类型
原子类型提供线程之间的原始共享内存通信,并且是其他并发类型的构建块。
Rust atomics 目前遵循与 C++20 atomics 相同的规则,特别是 atomic_ref
。
基本上,为 Rust 原子类型之一创建一个共享引用对应于在 C++ 中创建一个 atomic_ref
; atomic_ref
是在视频生命周期结束时共享的。
(一个 Rust 原子类型,它是独占的或在一个惰性引用之后不对应于 C++ 中的 “atomic object”,因为它可以通过非原子操作访问。)
该模块定义了一些原始类型的原子版本,包括 AtomicBool
,AtomicIsize
,AtomicUsize
,AtomicI8
,AtomicU16
等。
原子类型表示可正确使用的操作,这些操作可在线程之间同步更新。
每种方法都使用一个 Ordering
来表示该操作的内存屏障的强度。这些顺序与 C++20 原子排序 相同。有关更多信息,请参见 nomicon。
原子变量可以安全地在线程之间共享 (它们实现 Sync
),但是它们本身并不提供共享机制并遵循 Rust 的 线程模型。
共享原子变量的最常见方法是将其放入 Arc
(原子引用计数的共享指针)。
原子类型可以存储在静态变量中,可以使用常量初始化程序 (如 AtomicBool::new
) 进行初始化。原子静态常用于懒惰的初始化。
Portability
如果可用,则保证该模块中的所有原子类型均为 无锁。这意味着他们没有在内部获得一个整体互斥锁。不能保证原子类型和操作无需等待。
这意味着可以使用比较和交换循环来实现类似 fetch_or
的操作。
原子操作可以在指令层用更大的原子来实现。例如,某些平台使用 4 字节原子指令来实现 AtomicI8
。
请注意,此仿真不应影响代码的正确性,这只是需要注意的事情。
此模块中的原子类型可能并非在所有平台上都可用。但是,这里的原子类型都是广泛可用的,并且通常可以依赖现有原子类型。一些值得注意的例外是:
- 具有 32 位指针的 PowerPC 和 MIPS 平台没有
AtomicU64
或AtomicI64
类型。 - 不支持 Linux 的
armv5te
等 ARM 平台只提供load
和store
操作,不支持 Compare 和 Swap (CAS) 操作,如swap
、fetch_add
等。 此外,在 Linux 上,这些 CAS 操作是通过 操作系统支持 实现的,这可能会降低性能。 - 带有
thumbv6m
的 ARM 目标仅提供load
和store
操作,不支持 (CAS) 比较和交换操作,如swap
、fetch_add
等。
请注意,可能会添加 future 平台,这些平台也不支持某些原子操作。最大程度地讲,可移植代码将要注意所使用的原子类型。
AtomicUsize
和 AtomicIsize
通常是最便携的,但即便如此,它们也并非随处可用。
作为参考,std
库需要 AtomicBool
s 和 pointer-sized atomics,尽管 core
不需要。
#[cfg(target_has_atomic)]
属性可用于根据目标支持的位宽进行有条件的编译。
它是为每个支持的大小设置的键值选项,其值 “8”、“16”、“32”、“64”、“128” 和 “ptr” 用于指针大小的原子。
Examples
一个简单的自旋锁:
use std::sync::Arc;
use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
use std::{hint, thread};
fn main() {
let spinlock = Arc::new(AtomicUsize::new(1));
let spinlock_clone = Arc::clone(&spinlock);
let thread = thread::spawn(move|| {
spinlock_clone.store(0, Ordering::SeqCst);
});
// 等待另一个线程释放锁
while spinlock.load(Ordering::SeqCst) != 0 {
hint::spin_loop();
}
if let Err(panic) = thread.join() {
println!("Thread had an error: {panic:?}");
}
}
Run保持活动线程的数量:
use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
static GLOBAL_THREAD_COUNT: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
let old_thread_count = GLOBAL_THREAD_COUNT.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
println!("live threads: {}", old_thread_count + 1);
RunStructs
- 可以在线程之间安全共享的布尔类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的裸指针类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
- 可以在线程之间安全共享的整数类型。
Enums
- 原子内存排序
Constants
- 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - 初始化为
0
的原子整数。 - ATOMIC_BOOL_INITDeprecated
AtomicBool
初始化为false
。 - ATOMIC_ISIZE_INITDeprecated初始化为
0
的原子整数。 - ATOMIC_USIZE_INITDeprecated初始化为
0
的原子整数。
Functions
- 编译器内存栅栏。
- 原子栅栏。
- spin_loop_hintDeprecated向处理器发出信号,通知它处于忙于等待的自旋循环 (自旋锁) 中。