面试题：Rust多线程进度报告中原子操作的基本实现

Question

在Rust多线程环境下实现进度报告，要求使用原子操作来保证数据的一致性。假设你有一个表示任务进度的变量，线程会不断更新这个进度，主线程需要定期读取进度并打印。请描述你会使用哪些原子类型以及如何实现这个功能。

Answer 1

1. 选择原子类型：

   • 在Rust中，可以使用std::sync::atomic::AtomicU32来表示任务进度。AtomicU32是一个用于32位无符号整数的原子类型，适合表示进度百分比等数值。

2. 实现步骤：

   • 引入必要的库：

     use std::sync::{Arc, atomic::{AtomicU32, Ordering}};
     use std::thread;
     

   • 创建原子变量：

     let progress = Arc::new(AtomicU32::new(0));
     

   • 创建工作线程：

     let progress_clone = Arc::clone(&progress);
     let handle = thread::spawn(move || {
         for i in 0..100 {
             progress_clone.store(i, Ordering::SeqCst);
             thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
         }
     });
     

   • 主线程定期读取进度并打印：

     loop {
         let current_progress = progress.load(Ordering::SeqCst);
         println!("Current progress: {}%", current_progress);
         if current_progress == 100 {
             break;
         }
         thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
     }
     

   • 等待工作线程结束：

     handle.join().unwrap();
     

整个示例代码如下：

use std::sync::{Arc, atomic::{AtomicU32, Ordering}};
use std::thread;

fn main() {
    let progress = Arc::new(AtomicU32::new(0));
    let progress_clone = Arc::clone(&progress);
    let handle = thread::spawn(move || {
        for i in 0..100 {
            progress_clone.store(i, Ordering::SeqCst);
            thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
        }
    });

    loop {
        let current_progress = progress.load(Ordering::SeqCst);
        println!("Current progress: {}%", current_progress);
        if current_progress == 100 {
            break;
        }
        thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
    }

    handle.join().unwrap();
}

在上述代码中：

• AtomicU32的store方法用于更新进度值，load方法用于读取进度值。
• Ordering::SeqCst是一种较强的内存序，确保对原子变量的读写操作以一种全局一致的顺序发生，保证数据一致性。