面试题：Rust互斥锁在并发场景下的基本使用

Question

请用Rust代码示例展示如何在多线程环境中使用互斥锁来保护共享数据，要求至少创建两个线程，一个线程对共享数据进行修改，另一个线程读取共享数据，并说明`Mutex`结构体的主要方法及其作用。

Answer 1

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

fn main() {
    // 使用Arc来实现跨线程的数据共享
    let shared_data = Arc::new(Mutex::new(0));

    // 创建第一个线程，用于修改共享数据
    let thread1 = thread::spawn({
        let shared_data = Arc::clone(&shared_data);
        move || {
            let mut data = shared_data.lock().unwrap();
            *data += 1;
        }
    });

    // 创建第二个线程，用于读取共享数据
    let thread2 = thread::spawn({
        let shared_data = Arc::clone(&shared_data);
        move || {
            let data = shared_data.lock().unwrap();
            println!("Read data: {}", *data);
        }
    });

    // 等待线程结束
    thread1.join().unwrap();
    thread2.join().unwrap();
}

Mutex结构体的主要方法及其作用：

1. lock：
   • 作用：尝试获取锁。如果锁可用，则返回一个MutexGuard智能指针，它实现了Deref和Drop trait，当MutexGuard离开作用域时，会自动释放锁。如果锁当前被其他线程持有，调用线程会被阻塞，直到锁可用。
   • 示例：let mut data = shared_data.lock().unwrap();
2. try_lock：
   • 作用：尝试获取锁，但不会阻塞。如果锁可用，返回一个Result<MutexGuard, PoisonError<MutexGuard>>，其中Ok包含MutexGuard，Err表示获取锁失败（例如锁被毒死，即持有锁的线程发生了恐慌）。
   • 示例：let result = shared_data.try_lock();
3. into_inner：
   • 作用：如果锁当前未被任何线程持有，将Mutex内部封装的数据取出，同时销毁Mutex。
   • 示例：let data = shared_data.into_inner().unwrap();
4. poison：
   • 作用：将Mutex标记为“毒死”状态。当持有锁的线程发生恐慌时，Mutex会自动进入毒死状态，后续对锁的操作（除了try_lock）都会返回PoisonError。
   • 示例：shared_data.poison(); （通常不需要手动调用，恐慌时会自动处理）