面试题：Rust中线程生命周期管理里如何避免悬空引用

Question

在Rust多线程编程场景下，假设我们有一个线程需要引用主线程中的某个数据结构，且主线程可能在线程结束前销毁该数据结构，怎样通过Rust的生命周期管理机制来避免产生悬空引用？请举例说明实现思路和关键代码。

Answer 1

在Rust中，可以使用Arc（原子引用计数）和Mutex（互斥锁）来解决这个问题。Arc用于在多个线程间共享数据，Mutex用于保证同一时间只有一个线程可以访问数据，避免数据竞争。

以下是一个简单的示例：

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

fn main() {
    // 创建一个可在多线程间共享的数据结构
    let data = Arc::new(Mutex::new(vec![1, 2, 3]));

    // 创建一个新线程，该线程会引用主线程中的数据
    let handle = thread::spawn({
        let data = Arc::clone(&data);
        move || {
            let mut data_guard = data.lock().unwrap();
            data_guard.push(4);
            println!("子线程中数据: {:?}", data_guard);
        }
    });

    // 主线程等待子线程结束
    handle.join().unwrap();

    // 主线程仍然可以访问数据
    let data_guard = data.lock().unwrap();
    println!("主线程中数据: {:?}", data_guard);
}

在上述代码中：

1. 使用Arc<Mutex<T>>来包装数据结构vec![1, 2, 3]，使得数据可以在多线程间安全共享。
2. 在创建子线程时，通过Arc::clone克隆Arc智能指针，这样子线程和主线程都可以引用相同的数据。
3. 在子线程和主线程中，通过Mutex::lock方法获取锁，访问完数据后，锁会自动释放。这样就避免了悬空引用和数据竞争问题。