面试题：Rust线程同步函数调用基础

Question

在Rust中，简述`std::sync::Mutex`和`std::sync::RwLock`在线程同步函数调用场景下的主要区别，并举例说明何时应优先选择`RwLock`。

Answer 1

主要区别

1. 读写特性：
   • std::sync::Mutex只允许同一时间有一个线程访问其内部数据，无论是读操作还是写操作。这意味着每次访问都需要获取独占锁，读写操作相互阻塞。
   • std::sync::RwLock允许多个线程同时进行读操作，因为读操作不会修改数据，不会产生数据竞争。但是写操作需要独占锁，当有线程进行写操作时，其他读写线程都要等待。写操作会阻塞读操作，读操作也会阻塞写操作。
2. 性能：
   • 如果读操作远远多于写操作，RwLock性能更好，因为多个读操作可以并发执行。而Mutex无论读写都只能一个线程访问，在多读场景下性能较差。
   • 如果写操作频繁，Mutex和RwLock性能差异不大，因为RwLock的写操作也需要独占锁，并且可能因为等待读操作完成而有额外开销。

优先选择RwLock的场景举例

假设有一个应用程序，它有一个共享的配置文件数据结构。大部分时间，多个线程只是读取这个配置文件中的数据，只有在配置更新时才进行写操作。例如：

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

fn main() {
    let config = Arc::new(RwLock::new(Config { value: 42 }));

    let mut handles = vec![];
    for _ in 0..10 {
        let config_clone = config.clone();
        let handle = thread::spawn(move || {
            let config = config_clone.read().unwrap();
            println!("Read value: {}", config.value);
        });
        handles.push(handle);
    }

    let write_handle = thread::spawn(move || {
        let mut config = config.write().unwrap();
        config.value = 43;
        println!("Write new value: {}", config.value);
    });

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

struct Config {
    value: i32,
}

在这个例子中，由于读操作频繁（10个读线程），写操作较少（1个写线程），使用RwLock可以让读操作并发执行，提高整体性能。如果使用Mutex，读操作也只能串行执行，会降低效率。