面试题：Rust loop表达式在并发场景下的安全使用考量

Question

在一个多线程的Rust程序中，多个线程都使用loop表达式进行任务循环。请阐述可能出现的安全问题，如数据竞争等，并说明如何使用Rust的安全机制（如Mutex、Arc等）来保证loop表达式在并发场景下的安全运行，给出简单的代码示例说明。

Answer 1

可能出现的安全问题

1. 数据竞争：当多个线程同时访问和修改共享数据时，会发生数据竞争。例如，一个线程读取数据的同时，另一个线程在修改它，可能导致未定义行为。
2. 死锁：多个线程相互等待对方释放资源，形成一种僵持状态，导致程序无法继续执行。

使用Rust安全机制保证安全运行

1. Mutex（互斥锁）：用于保护共享数据，同一时间只有一个线程可以获取锁并访问数据，从而避免数据竞争。
2. Arc（原子引用计数）：用于在多个线程间共享数据，它提供了线程安全的引用计数功能。

代码示例

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

fn main() {
    let shared_data = Arc::new(Mutex::new(0));
    let mut handles = vec![];

    for _ in 0..10 {
        let data = Arc::clone(&shared_data);
        let handle = thread::spawn(move || {
            let mut num = data.lock().unwrap();
            for _ in 0..1000 {
                *num += 1;
            }
        });
        handles.push(handle);
    }

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

    println!("Final value: {}", *shared_data.lock().unwrap());
}

在上述代码中，Arc<Mutex<i32>> 用于在多个线程间安全地共享一个整数。每个线程通过 lock 方法获取锁，修改数据后释放锁。这样可以确保在并发环境下，loop 表达式对共享数据的操作是安全的。