面试题：Rust错误处理与程序设计模式深度结合

Question

假设你正在开发一个复杂的分布式系统，使用Rust编写。系统中有多个模块，模块之间通过消息传递进行通信。某些模块在处理消息时可能会发生各种错误，这些错误需要以一种统一且可扩展的方式进行处理。请结合Rust的错误处理机制以及合适的程序设计模式（如责任链模式、策略模式等），设计一个方案来处理这些错误，要求说明设计思路、涉及的主要数据结构和函数，并且给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 错误类型定义：定义统一的错误类型，将不同模块可能产生的错误统一起来，便于上层处理。
2. 责任链模式：使用责任链模式，每个处理单元（模块）将错误传递给下一个处理单元，直到有处理单元能够处理该错误。
3. 策略模式：可以为不同类型的错误定义不同的处理策略，在责任链的节点中根据错误类型选择合适的策略处理。

主要数据结构

1. 错误类型定义：

#[derive(Debug)]
enum DistributedSystemError {
    Module1Error(String),
    Module2Error(String),
    // 其他模块错误类型
}

2. 责任链节点：

struct ErrorHandler {
    next: Option<Box<ErrorHandler>>,
}

主要函数

1. 错误处理函数：

impl ErrorHandler {
    fn handle_error(&self, error: DistributedSystemError) {
        if let Some(ref next) = self.next {
            next.handle_error(error);
        } else {
            eprintln!("Unhandled error: {:?}", error);
        }
    }
}

2. 添加下一个处理节点函数：

impl ErrorHandler {
    fn set_next(&mut self, next: ErrorHandler) {
        self.next = Some(Box::new(next));
    }
}

关键代码片段

fn main() {
    let mut handler1 = ErrorHandler { next: None };
    let mut handler2 = ErrorHandler { next: None };

    handler1.set_next(handler2);

    let error = DistributedSystemError::Module1Error("Some error in module 1".to_string());
    handler1.handle_error(error);
}

策略模式结合

1. 定义错误处理策略 trait：

trait ErrorHandlingStrategy {
    fn handle(&self, error: &DistributedSystemError);
}

2. 不同策略实现：

struct Module1ErrorStrategy;
impl ErrorHandlingStrategy for Module1ErrorStrategy {
    fn handle(&self, error: &DistributedSystemError) {
        if let DistributedSystemError::Module1Error(_) = error {
            println!("Handling Module1Error");
        }
    }
}

3. 在责任链节点中使用策略：

struct ErrorHandler {
    next: Option<Box<ErrorHandler>>,
    strategy: Box<dyn ErrorHandlingStrategy>,
}

impl ErrorHandler {
    fn handle_error(&self, error: DistributedSystemError) {
        self.strategy.handle(&error);
        if let Some(ref next) = self.next {
            next.handle_error(error);
        } else {
            eprintln!("Unhandled error: {:?}", error);
        }
    }
}