面试题：Rust释放和获取顺序在自定义同步原语中的深度应用

实现思路

数据存储：使用UnsafeCell来存储需要保护的数据，因为UnsafeCell允许内部可变性，这是实现类似Mutex功能的基础。
原子操作：利用Rust的原子类型（如AtomicBool）来实现锁的状态管理。AtomicBool提供了原子的布尔操作，用于表示锁是否被持有。
释放和获取顺序原则：通过原子操作的Ordering参数来确保遵循释放和获取顺序。在释放锁时使用Release顺序，在获取锁时使用Acquire顺序，这样可以保证在释放锁之前对数据的所有写操作对获取锁之后的读操作可见。
避免内存安全问题和数据竞争：
- 内存安全问题：只在unsafe块中访问UnsafeCell内部的数据，并且在访问前确保锁已被获取。
- 数据竞争：通过锁机制（原子类型实现的锁）来避免多个线程同时访问被保护的数据。

关键代码片段

use std::cell::UnsafeCell;
use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};

struct MyMutex<T> {
    data: UnsafeCell<T>,
    locked: AtomicBool,
}

impl<T> MyMutex<T> {
    pub fn new(data: T) -> Self {
        MyMutex {
            data: UnsafeCell::new(data),
            locked: AtomicBool::new(false),
        }
    }

    pub fn lock(&self) {
        while self.locked.swap(true, Ordering::Acquire) {
            // 自旋等待锁释放
        }
    }

    pub fn unlock(&self) {
        self.locked.store(false, Ordering::Release);
    }

    pub fn get_mut(&self) -> &mut T {
        self.lock();
        // SAFETY: 因为已经获取锁，所以这里访问UnsafeCell内部数据是安全的
        unsafe { &mut *self.data.get() }
    }
}

说明

MyMutex结构体：包含一个UnsafeCell<T>用于存储数据，和一个AtomicBool用于表示锁的状态。
new方法：初始化MyMutex实例，将locked初始化为false。
lock方法：使用AtomicBool的swap方法尝试获取锁，若锁已被持有则自旋等待。这里swap使用Ordering::Acquire顺序。
unlock方法：使用AtomicBool的store方法释放锁，使用Ordering::Release顺序。
get_mut方法：先获取锁，然后通过unsafe块返回内部数据的可变引用。因为获取锁保证了只有一个线程能访问内部数据，从而避免了数据竞争和内存安全问题。

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面试题：Rust释放和获取顺序在自定义同步原语中的深度应用

知识考点

面试题答案

实现思路

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