面试题：Rust中FnMut trait如何在多线程环境下控制并发

Question

在Rust中，当使用FnMut trait编写一个可以在多线程环境下执行的闭包时，需要注意哪些问题？请举例说明如何通过合理使用FnMut trait来避免数据竞争，例如假设有一个共享可变变量，如何利用FnMut闭包安全地在多线程中修改它。

Answer 1

1. 注意问题
   • 数据所有权与借用规则：Rust的所有权和借用规则是核心，在多线程环境下，FnMut闭包可能会获取可变借用。需要确保可变借用的唯一性和生命周期的合理性，避免悬垂引用等问题。
   • 线程安全：虽然FnMut本身不保证线程安全，但配合合适的同步原语（如Mutex、Arc等）可以实现线程安全。如果在多线程中使用FnMut闭包操作共享数据，必须保证数据访问的同步，防止数据竞争。
2. 示例
   • 以下是一个使用Mutex和FnMut闭包在多线程环境下安全修改共享可变变量的例子：

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;

fn main() {
    let shared_variable = Arc::new(Mutex::new(0));
    let handles = (0..10).map(|_| {
        let shared_variable = Arc::clone(&shared_variable);
        thread::spawn(move || {
            let mut data = shared_variable.lock().unwrap();
            // FnMut闭包在这里获取可变借用并修改数据
            let increment = |x| *x += 1;
            increment(&mut *data);
        })
    }).collect::<Vec<_>>();

    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }

    let result = Arc::try_unwrap(shared_variable).ok().unwrap().into_inner().unwrap();
    println!("Final result: {}", result);
}

在这个例子中，Arc<Mutex<i32>>用于创建一个线程安全的共享可变变量。每个线程通过lock方法获取可变锁，然后通过FnMut闭包increment安全地修改共享变量，从而避免了数据竞争。