面试题：Rust多线程通信中的同步原语结合使用

代码实现

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;
use std::sync::mpsc::{channel, Receiver, Sender};

// 任务结构体
struct Task {
    // 假设任务有个简单的标识
    id: u32,
}

fn main() {
    // 创建通道
    let (tx, rx): (Sender<Task>, Receiver<Task>) = channel();
    // 使用Arc和Mutex来包装共享队列
    let shared_queue = Arc::new(Mutex::new(vec![]));

    // 启动工作线程
    let mut handles = vec![];
    for _ in 0..4 {
        let shared_queue_clone = Arc::clone(&shared_queue);
        let rx_clone = rx.clone();
        let handle = thread::spawn(move || {
            loop {
                let task = match rx_clone.recv() {
                    Ok(task) => task,
                    Err(_) => break,
                };
                // 模拟任务处理
                println!("Thread {:?} is processing task {:?}", thread::current().id(), task.id);
                // 任务处理完后从共享队列移除
                let mut queue = shared_queue_clone.lock().unwrap();
                queue.retain(|t| t.id != task.id);
            }
        });
        handles.push(handle);
    }

    // 主线程添加任务
    for i in 0..10 {
        let task = Task { id: i };
        // 将任务添加到共享队列
        let mut queue = shared_queue.lock().unwrap();
        queue.push(task.clone());
        // 通过通道通知工作线程有新任务
        tx.send(task).unwrap();
    }

    // 关闭通道，通知工作线程结束
    drop(tx);
    // 等待所有工作线程结束
    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }
}

竞争条件及避免方法

竞争条件：
- 数据竞争：多个工作线程同时访问和修改共享队列时，可能会导致数据不一致。例如，一个线程正在读取队列中的任务，另一个线程同时在修改队列结构（添加或删除任务）。
- 死锁：如果多个线程在获取锁的顺序上不一致，可能会导致死锁。比如线程A获取了锁1，等待锁2，而线程B获取了锁2，等待锁1。
避免方法：
- 使用Mutex：在访问共享队列时，通过Mutex来锁定队列，确保同一时间只有一个线程可以访问和修改队列，从而避免数据竞争。如上述代码中，通过shared_queue.lock().unwrap()获取锁来访问和修改共享队列。
- 合理的锁顺序：在涉及多个锁的情况下，确保所有线程以相同的顺序获取锁，以避免死锁。在本场景中，由于只有一个共享队列（一个锁），不存在这种死锁风险，但在更复杂场景中需要注意。
- 使用通道：通过通道来传递任务通知，减少直接对共享队列的频繁访问，降低竞争风险。工作线程通过通道接收任务，主线程通过通道发送任务，这样可以避免多个线程同时操作共享队列的频率。

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面试题：Rust多线程通信中的同步原语结合使用

知识考点

面试题答案

代码实现

竞争条件及避免方法