面试题：Rust原子操作与内存顺序

Rust原子操作中内存顺序的含义和作用

SeqCst（顺序一致性）
- 含义：SeqCst 代表顺序一致性内存顺序。它是最严格的内存顺序。所有线程对原子操作都有一个全局的一致顺序。这意味着不仅所有线程对特定原子变量的操作顺序一致，而且所有原子操作之间也有一个全局顺序。
- 作用：用于需要严格顺序保证的场景，例如实现锁机制时，确保所有线程以相同顺序观察到共享资源的变化，避免复杂的竞态条件。
Acquire
- 含义：Acquire 内存顺序保证在一个线程中，对原子变量的读操作（带有 Acquire 顺序）之前的所有读/写操作，在该线程中不会被重排到读操作之后。
- 作用：常用于读取共享资源时，确保在读取之前，所有对该共享资源的写操作都已完成，从而获得最新的数据。
Release
- 含义：Release 内存顺序保证在一个线程中，对原子变量的写操作（带有 Release 顺序）之后的所有读/写操作，在该线程中不会被重排到写操作之前。
- 作用：常用于写入共享资源时，确保在写入之后，所有对该共享资源的后续操作都能被其他线程观察到，因为写入操作的效果已“释放”到内存中。

多线程程序中避免数据竞争和保证正确性的方法及示例

下面是一个使用 Rust 原子操作和内存顺序来避免数据竞争的示例代码：

use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
use std::sync::Arc;
use std::thread;

fn main() {
    let flag = Arc::new(AtomicBool::new(false));
    let flag_clone = flag.clone();

    let handle = thread::spawn(move || {
        // 模拟一些工作
        std::thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
        flag_clone.store(true, Ordering::Release);
    });

    while!flag.load(Ordering::Acquire) {
        // 等待 flag 变为 true
        std::thread::yield_now();
    }

    handle.join().unwrap();
    println!("Flag is true, safe to proceed.");
}

代码分析

初始化：
- 我们创建了一个 AtomicBool 类型的 flag，并使用 Arc 来共享它，因为 AtomicBool 本身是 Sync 和 Send 的，可以在线程间安全传递。
线程部分：
- 在新线程中，我们首先模拟一些工作（这里是睡眠 1 秒），然后使用 Release 顺序将 flag 设置为 true。Release 顺序确保在设置 flag 为 true 之后的所有操作（这里没有后续操作）不会被重排到设置操作之前，并且这个设置操作的效果会被释放到内存中，以便其他线程可以观察到。
主线程部分：
- 在主线程中，我们使用 Acquire 顺序不断读取 flag。Acquire 顺序保证在读取 flag 之前的所有操作（这里是循环中的 yield_now）不会被重排到读取操作之后，从而确保我们能读取到最新的 flag 值。一旦 flag 变为 true，主线程继续执行后续操作。

通过这种方式，合理设置原子操作的内存顺序，我们避免了数据竞争，保证了程序在多线程环境下的正确性。

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面试题：Rust原子操作与内存顺序

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面试题答案

Rust原子操作中内存顺序的含义和作用

多线程程序中避免数据竞争和保证正确性的方法及示例

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