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## 使用 `Send` 和 `Sync` trait 的可扩展并发

> [ch16-04-extensible-concurrency-sync-and-send.md](https://github.com/rust-lang/book/blob/main/src/ch16-04-extensible-concurrency-sync-and-send.md)
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> commit 56ec353290429e6547109e88afea4de027b0f1a9

Rust 的并发模型中一个有趣的方面是：我们之前讨论的几乎所有内容，都属于标准库，而不是语言本身的内容。由于不需要语言提供并发相关的基础设施，并发方案不受标准库或语言所限：我们可以编写自己的或使用别人编写的并发功能。

然而，在内嵌于语言而非标准库的关键并发概念中，有属于 `std::marker` 的 `Send` 和 `Sync` trait。

### 通过 `Send` 允许在线程间转移所有权

`Send` 标记 trait 表明实现了 `Send` 的类型值的所有权可以在线程间传送。几乎所有的 Rust 类型都是`Send` 的，不过有一些例外，包括 `Rc<T>`：这是不能实现 `Send` 的，因为如果克隆了 `Rc<T>` 的值并尝试将克隆的所有权转移到另一个线程，这两个线程都可能同时更新引用计数。为此，`Rc<T>` 被实现为用于单线程场景，这时不需要为拥有线程安全的引用计数而付出性能代价。

因此，Rust 类型系统和 trait bound 确保永远也不会意外的将不安全的 `Rc<T>` 在线程间发送。当尝试在示例 16-14 中这么做的时候，会得到错误 `the trait Send is not implemented for Rc<Mutex<i32>>`。而使用实现了 `Send` 的 `Arc<T>` 时，就没有问题了。

任何完全由 `Send` 的类型组成的类型也会自动被标记为 `Send`。几乎所有基本类型都是 `Send` 的，除了第二十章将会讨论的裸指针（raw pointer）。

### `Sync` 允许多线程访问

`Sync` 标记 trait 表明一个实现了 `Sync` 的类型可以安全的在多个线程中拥有其值的引用。换一种方式来说，对于任意类型 `T`，如果 `&T`（`T` 的不可变引用）实现了 `Send` 的话 `T` 就实现了 `Sync`，这意味着其引用就可以安全的发送到另一个线程。类似于 `Send` 的情况，基本类型都实现了 `Sync`，完全由实现了 `Sync` 的类型组成的类型也实现了 `Sync`。

智能指针 `Rc<T>` 也没有实现 `Sync`，出于其没有实现 `Send` 相同的原因。`RefCell<T>`（第十五章讨论过）和 `Cell<T>` 系列类型没有实现 `Sync`。`RefCell<T>` 在运行时所进行的借用检查也不是线程安全的。`Mutex<T>` 实现了 `Sync`，正如 [“在线程间共享 `Mutex<T>`”][sharing-a-mutext-between-multiple-threads] 部分所讲的它可以被用来在多线程中共享访问。

### 手动实现 `Send` 和 `Sync` 是不安全的

通常并不需要手动实现 `Send` 和 `Sync` trait，因为完全由实现了 `Send` 和 `Sync` 的类型组成的类型，自动实现了 `Send` 和 `Sync`。因为它们是标记 trait，甚至都不需要实现任何方法。它们只是用来加强并发相关的不可变性的。

手动实现这些标记 trait 涉及到编写不安全的 Rust 代码，第二十章将会讲述具体的方法；当前重要的是，在创建新的由不是 `Send` 和 `Sync` 的部分构成的并发类型时需要多加小心，以确保维持其安全保证。[“The Rustonomicon”][nomicon] 中有更多关于这些保证以及如何维持它们的信息。

## 总结

这不会是本书最后一个出现并发的章节：下一章会我们会专注于异步编程，并且第二十一章的项目会在更现实的场景中使用这些概念，而不像本章中讨论的这些小例子。

正如之前提到的，因为 Rust 本身很少有处理并发的部分内容，有很多的并发方案都由 crate 实现。它们比标准库要发展的更快；请在网上搜索当前最新的用于多线程场景的 crate。

Rust 提供了用于消息传递的信道，和像 `Mutex<T>` 和 `Arc<T>` 这样可以安全的用于并发上下文的智能指针。类型系统和借用检查器会确保这些场景中的代码，不会出现数据竞争和无效的引用。一旦代码可以编译了，我们就可以坚信这些代码可以正确的运行于多线程环境，而不会出现其他语言中经常出现的那些难以追踪的 bug。并发编程不再是什么可怕的概念：无所畏惧地并发吧！

[sharing-a-mutext-between-multiple-threads]: ch16-03-shared-state.html#在线程间共享-mutext
[nomicon]: https://doc.rust-lang.org/nomicon/index.html