面试题：如何在Rust中自定义基于工作窃取的任务调度策略

主要步骤

任务队列管理：
- 创建多个本地任务队列，每个线程都有自己的本地任务队列，用于存放分配给该线程的任务。
- 创建一个全局任务队列，用于存放初始任务以及当某个线程本地队列为空时可以窃取的任务。
线程池管理：
- 初始化一个线程池，线程数量根据系统资源（如CPU核心数）合理设置。
- 每个线程从自己的本地任务队列中不断取出任务并执行。如果本地队列为空，则尝试从其他线程的本地队列中窃取任务。
任务调度：
- 当提交一个新任务时，优先将其分配到某个线程的本地任务队列中。如果所有本地队列都已满或接近满，则放入全局任务队列。
- 线程在执行任务过程中，需要处理任务依赖关系，确保任务按照正确顺序执行。

可能用到的数据结构

任务队列：
- 可以使用std::collections::VecDeque作为本地任务队列和全局任务队列的实现。VecDeque在两端插入和删除元素都具有较好的性能，适合任务的入队和出队操作。
- 例如：

use std::collections::VecDeque;

let local_queue: VecDeque<Box<dyn FnMut()>> = VecDeque::new();
let global_queue: VecDeque<Box<dyn FnMut()>> = VecDeque::new();

线程池：
- 使用std::sync::Arc和std::sync::Mutex来管理线程池的共享资源。Arc用于原子引用计数，使多个线程可以安全地共享数据；Mutex用于互斥访问，保护共享资源不被多个线程同时修改。
- 例如：

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

let pool = Arc::new(Mutex::new(vec![]));

任务：
- 定义一个任务结构体，包含任务的具体操作（闭包）以及可能的任务依赖。
- 例如：

struct Task {
    operation: Box<dyn FnMut()>,
    // 假设任务依赖用Vec<usize>表示任务ID列表
    dependencies: Vec<usize>, 
}

可能用到的函数

任务提交函数：
- 函数用于将新任务提交到任务队列中。
- 示例代码：

fn submit_task(task: Task, local_queues: &[Arc<Mutex<VecDeque<Task>>>], global_queue: &Arc<Mutex<VecDeque<Task>>>) {
    for queue in local_queues.iter() {
        if queue.lock().unwrap().len() < MAX_QUEUE_SIZE {
            queue.lock().unwrap().push_back(task);
            return;
        }
    }
    global_queue.lock().unwrap().push_back(task);
}

任务执行函数：
- 每个线程执行的函数，从本地队列取任务执行，本地队列为空时从其他队列窃取任务。
- 示例代码：

fn worker_thread(
    local_queue: Arc<Mutex<VecDeque<Task>>>,
    other_queues: Vec<Arc<Mutex<VecDeque<Task>>>>,
    global_queue: Arc<Mutex<VecDeque<Task>>>,
) {
    loop {
        let mut task = local_queue.lock().unwrap().pop_front();
        if task.is_none() {
            for queue in other_queues.iter() {
                let mut other_queue = queue.lock().unwrap();
                task = other_queue.pop_back();
                if task.is_some() {
                    break;
                }
            }
        }
        if task.is_none() {
            task = global_queue.lock().unwrap().pop_front();
        }
        if let Some(task) = task {
            (task.operation)();
        } else {
            break;
        }
    }
}

线程池初始化函数：
- 用于初始化线程池，创建并启动线程。
- 示例代码：

fn initialize_thread_pool(num_threads: usize) -> Vec<thread::JoinHandle<()>> {
    let mut handles = Vec::new();
    let global_queue = Arc::new(Mutex::new(VecDeque::new()));
    let mut local_queues = Vec::new();
    for _ in 0..num_threads {
        let local_queue = Arc::new(Mutex::new(VecDeque::new()));
        local_queues.push(local_queue.clone());
        let handle = thread::spawn(move || {
            worker_thread(local_queue, local_queues.clone(), global_queue.clone());
        });
        handles.push(handle);
    }
    handles
}

以上代码仅为示例，实际实现中还需要处理更多细节，如任务依赖的解析、线程同步的优化等。

面试题：如何在Rust中自定义基于工作窃取的任务调度策略

知识考点

面试题答案

主要步骤

可能用到的数据结构

可能用到的函数