面试题：Rust RefCell借用规则与线程安全及生命周期的综合考量

Question

假设我们有一个多线程环境，如下代码： ```rust use std::cell::RefCell; use std::thread; struct SharedData { data: RefCell<i32> } fn main() { let shared = SharedData { data: RefCell::new(0) }; let handle = thread::spawn(move || { // 在此线程中尝试修改shared.data的值，同时要保证不违反RefCell的借用规则，并且处理好线程安全问题 // 解释你的代码为什么能在这种复杂场景下正常工作，涉及到生命周期、借用规则以及线程安全等方面 }); handle.join().unwrap(); } ```

Answer 1

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

struct SharedData {
    data: RefCell<i32>
}

fn main() {
    let shared = Arc::new(Mutex::new(SharedData { data: RefCell::new(0) }));
    let handle = thread::spawn(move || {
        let inner_shared = shared.lock().unwrap();
        let mut data_ref = inner_shared.data.borrow_mut();
        *data_ref += 1;
    });
    handle.join().unwrap();
}

1. 为什么这样能正常工作：
   • 生命周期与借用规则：
     • Arc 是引用计数智能指针，用于在多个线程间共享数据。它允许数据有多个所有者，但是这里使用 Mutex 来保证同一时间只有一个线程能访问内部数据。
     • Mutex 提供了互斥访问机制，通过 lock 方法获取锁，从而保证在同一时间只有一个线程能获取到 SharedData 的可变引用。
     • RefCell 是在单线程环境下实现内部可变性的类型，这里通过 borrow_mut 方法获取可变引用。因为 Mutex 保证了同一时间只有一个线程能访问 SharedData，所以不会违反 RefCell 的借用规则。
   • 线程安全：
     • Arc<Mutex<SharedData>> 这种组合确保了数据在线程间的安全共享。Mutex 确保同一时间只有一个线程可以访问 SharedData，从而避免了数据竞争，保证了线程安全。