面试题：Rust中Once初始化在单线程环境下的应用

Question

请描述在Rust中，如何使用`Once`类型在单线程环境下实现某个资源的延迟初始化，并给出具体代码示例。解释`Once`类型的关键方法及其作用。

Answer 1

1. 使用Once类型在单线程环境下实现资源延迟初始化

在Rust中，std::sync::Once类型用于在单线程环境下实现延迟初始化。Once提供了call_once方法，该方法会确保传递给它的闭包只被调用一次。

2. 具体代码示例

use std::sync::Once;

static INIT: Once = Once::new();
static mut RESOURCE: Option<String> = None;

fn get_resource() -> &'static str {
    INIT.call_once(|| {
        unsafe {
            RESOURCE = Some("初始化资源".to_string());
        }
    });
    unsafe {
        RESOURCE.as_ref().unwrap().as_str()
    }
}

在上述代码中：

• 首先定义了一个INIT的Once静态实例。
• 同时定义了一个RESOURCE的静态可变变量，其初始值为None，类型为Option<String>。
• get_resource函数中，通过INIT.call_once来确保闭包中的初始化代码只执行一次。闭包中对RESOURCE进行初始化。
• 最后通过unsafe块获取并返回RESOURCE中的字符串。

3. Once类型的关键方法及其作用

• call_once<F: FnOnce()>(&self, f: F)：

  • 作用：该方法接收一个闭包f，并确保这个闭包只被调用一次。如果call_once被多次调用，只有第一次调用时会执行闭包f，后续调用会直接返回，不会再次执行闭包。这使得Once非常适合用于资源的延迟初始化，确保资源只被初始化一次。

• call_once_force<F: FnOnce()>(&self, f: F) （在Rust 1.63.0 及以上版本可用）：

  • 作用：与call_once类似，也是确保闭包只被调用一次。不同之处在于，即使在闭包执行过程中发生了恐慌（panic），call_once_force后续调用仍然不会再次执行闭包。而call_once如果在闭包执行时发生恐慌，后续调用可能会再次执行闭包。