Rust并发编程实战9787519891909

玛拉·博斯（Mara Bos）维护着Rust标准库，并用Rust构建实时控制系统。作为Rust库团队的负责人，她熟知该语言和标准库的方方面面。此外，作为Fusion Engineering的创始人兼首席技术官，她多年来一直致力于并发实时系统的工作。维护Rust生态系统中最常用的库，并每天致力于安全相关系统的工作，使她具备了丰富的实践经验，既能理解理论又能将其付诸实践。

序

前言

第1章 Rust并发基础

1.1 Rust中的线程

1.2 作用域线程

1.3 共享所有权和引用计数

1.3.1 静态对象

1.3.2 泄漏

1.3.3 引用计数

1.4 借用和数据竞争

1.5 内部可变性

1.5.1 Ce

1.5.2 RefCe

1.5.3 Mutex和RwLock

1.5.4 原子类型

1.5.5 UnsafeCell

1.6 线程安全性：Send和Sync

1.7 锁：互斥锁和读写锁

1.7.1 Rust的互斥锁

1.7.2 锁中毒

1.7.3 读写锁

1.8 等待：线程停放与条件变量

1.8.1 线程停放

1.8.2 条件变量

1.9 总结

第2章 原子性

2.1 原子加载和存储操作

2.1.1 示例：停止标志

2.1.2 示例：进度报告

2.1.3 示例：延迟初始化

2.2 获取-修改操作

2.2.1 示例：多线程进度报告

2.2.2 示例：统计

2.2.3 示例：ID分配

2.3 比较-交换操作

2.3.1 示例：无溢出的ID分配

2.3.2 示例：延迟一次性初始化

2.4 总结

第3章 内存顺序

3.1 重排与优化

3.2 内存模型

3.3 happens-before关系

3.4 宽松顺序

3.5 释放和获取顺序

3.5.1 例子：锁定

3.5.2 示例：通过间接方式实现延迟初始化

3.6 消费顺序

3.7 顺序一致性顺序

3.8 栅栏

3.9 常见误解

3.10 总结

第4章 构建我们自己的自旋锁

4.1 最简实现

4.2 不安全的自旋锁

4.3 使用锁卫士的安全接口

4.4 总结

第5章 构建我们自己的通道

5.1 一个基于互斥锁的简单通道

5.2 一个不安全的一次性通道

5.3 通过运行时检查提高安全性

5.4 通过类型系统提高安全性

5.5 通过借用避免分配

5.6 阻塞

5.7 总结

第6章 构建我们自己的Arc

6.1 基础引用计数

6.1.1 测测它

6.1.2 修改

6.2 弱指针

6.3 优化

6.4 总结

第7章 理解处理器

7.1 处理器指令

7.1.1 加载和存储

7.1.2 Read-Modify-write操作

7.1.3 Load-Linked指令和Store-Conditiona1指令

7.2 缓存

7.2.1 缓存一致性

7.2.2 对性能的影响

7.3 重排

7.4 内存顺序

7.4.1 x86.64：强内存序

7.4.2 ARM64：弱内存序

7.4.3 一个实验

7.4.4 内存屏障

7.5 总结

第8章 操作系统原语

8.1 与内核交互

8.2 POSIX

8.3 Linux

8.3.1 Futex

8.3.2 Futex操作

8.3.3 优先级继承Futex操作

8.4 macOS

8.5 Windows

8.5.1 重量级内核对象

8.5.2 轻量级对象

8.5.3 基于地址的等待

8.6 总结

第9章 构建我们自己的锁

9.1 Mutex

9.1.1 避免系统调用

9.1.2 进一步优化

9.1.3 基准测试

9.2 条件变量

9.2.1 避免系统调用

9.2.2 避免错误唤醒

9.3 读写锁

9.3.1 避免忙循环的写入者

9.3.2 避免写入者饥饿

9.4 总结

第10章 想法和灵感

10.1 信号量

10.2 RCU

10.3 无锁链表

10.4 队列锁

10.5 停车位锁

10.6 序列锁

10.7 教学材料

Rust编程语言非常适合并发编程, 并且其生态系统中有许多库包含大量并发数据结构、锁等。但正确实现这些结构可能会很困难。即使在使用最广泛的库中, 内存顺序错误也并不少见。在这本非常实用的书中, Rust库团队负责人MaraBos帮助各个级别的Rust程序员清晰地理解底层并发性。你将学习有关原子操作和内存顺序的一切, 以及它们如何与基本操作系统API结合使用来构建诸如互斥锁和条件变量之类的常见原语。完成后, 你将牢固掌握Rust的内存模型、处理器以及操作系统是如何相互配合的。通过本书, 你将学到: Rust的类型系统和正确的并发编程如何非常好地配合。有关互斥锁、条件变量、原子操作和内存顺序的一切。在英特尔和ARM处理器上进行原子操作时会发生什么情况。锁是如何借助操作系统的支持来实现的。如何编写包含并发、原子操作和锁的正确代码。如何正确构建自己的锁和同步原语。