面试题：Rust并发环境下while循环条件优化与数据一致性

优化方案
- 使用Atomic类型：Rust提供了std::sync::atomic模块，Atomic类型可以在不使用锁的情况下进行原子操作，非常适合这种多线程环境下对共享变量的读写。例如，使用AtomicUsize来替代Mutex<i32>。
- compare_and_swap操作：Atomic类型提供了compare_and_swap等原子操作方法。在我们的场景中，可以利用compare_and_swap来确保在修改counter时的原子性，避免数据竞争。
代码示例

use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
use std::thread;

let counter = AtomicUsize::new(0);
let mut handles = vec![];

for _ in 0..10 {
    let counter_clone = counter.clone();
    let handle = thread::spawn(move || {
        loop {
            let current = counter_clone.load(Ordering::Relaxed);
            if current >= 100 {
                break;
            }
            let new = current + 1;
            if counter_clone.compare_and_swap(current, new, Ordering::Relaxed) == current {
                break;
            }
        }
    });
    handles.push(handle);
}

for handle in handles {
    handle.join().unwrap();
}

Rust特性及同步机制
- Atomic特性：Atomic类型保证了对其值的操作是原子的，即不会被其他线程打断。不同的Ordering参数控制了内存顺序，Relaxed是最宽松的顺序，适用于我们这里只关心counter值的一致性，而不关心其与其他内存操作的顺序关系的场景。
- compare_and_swap同步机制：这个操作会比较当前值和预期值，如果相等则将当前值替换为新值，并返回旧值。通过这种方式，我们可以在不使用锁的情况下，确保对counter的修改是线程安全的。
正确性分析
- 数据一致性：由于使用了Atomic类型和compare_and_swap操作，每次对counter的读取和修改都是原子的，不会出现数据竞争的情况。因此，在并发场景下，counter的值始终能保持一致，最终会达到100。
- 循环终止：每个线程在循环中检查counter的值，当counter达到100时，线程会停止循环，保证所有线程都会在counter达到100时结束。
性能提升点
- 减少锁开销：相比使用Mutex，Atomic类型不需要获取锁，从而避免了锁带来的性能开销，特别是在高并发场景下，锁的争用会显著降低性能。
- 提高并发度：原子操作允许线程在没有锁的情况下并发执行，提高了程序的并发度，从而提升了整体性能。

面试题：Rust并发环境下while循环条件优化与数据一致性

知识考点

面试题答案