# 消息与锁

在多线程间有多种方式可以共享、传递数据，最常用的方式就是通过消息传递或者将锁和`Arc`联合使用，而对于前者，在编程界还有一个大名鼎鼎的`Actor线程模型`为其背书，典型的有Erlang语言，还有Go语言中很经典的一句话：

> Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating

而对于后者，则是老生常谈的解决方法：通过锁来实现在某一个时间点，只有一个线程能访问对应的资源，其它线程则需要等待该线程使用完后，才能申请使用。

## 消息通道
与Go语言内置的`chan`不同，Rust是在标准库里提供了消息通道(`channel`)，你可以将其想象成一场直播，多个主播联合起来在搞一场直播，最终内容通过通道传输给屏幕前的我们，其中主播被称之为**发送者**，观众被称之为**接收者**，显而易见的是：一个通道应该支持多个发送者和接收者。

但是，在实际使用中，我们需要使用不同的库来满足诸如：**多发送者 -> 单接收者，多发送者 -> 多接收者**等场景形式，此时一个标准库显然就不够了，不过别急，让我们先从标准库讲起。

### 多发送者，单接收者
标准库提供了通道`std::sync::mpsc`，其中`mpsc`是*multiple producer, single consumer*的缩写，代表了该通道支持多个发送者，但是只支持唯一的接收者。 当然，支持多个发送者也意味着支持单个发送者，我们先来看看单发送者、单接收者的简单例子:
```rust
use std::sync::mpsc;
use std::thread;

fn main() {
    // 创建一个消息通道, 返回一个元组：(发送者，接收者)
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    // 创建线程，并发送消息
    thread::spawn(move || {
        // 发送一个数字1, send方法返回Result<T,E>，通过unwrap进行快速错误处理
        tx.send(1).unwrap();
        
        // 下面代码将报错，因为编译器自动推导出通道传递的值是i32类型，那么Option<i32>类型将产生不匹配错误
        // tx.send(Some(1)).unwrap()
    });

    // 在主线程中接收子线程发送的消息并输出
    println!("receive {}", rx.recv().unwrap());
}
```

以上代码并不复杂，但仍有几点需要注意：

- `tx`,`rx`对应发送者和接收者，它们的类型由编译器自动推导: `tx.send(1)`发送了整数，因此它们分别是`mpsc::Sender<i32>`和`mpsc::Receiver<i32>`类型，需要注意，由于内部是泛型实现，一旦类型被推导确定，该通道就只能传递对应类型的值, 例如此例中非`i32`类型的值将导致编译错误
- 接收消息的操作`rx.recv()`会阻塞当前线程，直到读取到值，或者通道被关闭
- 需要使用`move`将`tx`的所有权转移到子线程的闭包中

在注释中提到`send`方法返回一个`Result<T,E>`，说明它有可能返回一个错误，例如接收者被`drop`导致了发送的值不会被任何人接收，此时继续发送毫无意义，因此返回一个错误最为合适，在代码中我们仅仅使用`unwrap`进行了快速处理，但在实际项目中你需要对错误进行进一步的处理。

同样的，对于`recv`方法来说，当发送者关闭时，它也会接收到一个错误，用于说明不会再有任何值被发送过来。

#### 不阻塞的try_recv方法
除了上述`recv`方法，还可以使用`try_recv`尝试接收一次消息，该方法并**不会阻塞线程**，当通道中没有消息时，它会立刻返回一个错误：
```rust
use std::sync::mpsc;
use std::thread;

fn main() {
    let (tx, rx) = mpsc::channel();

    thread::spawn(move || {
        tx.send(1).unwrap();
    });

    println!("receive {:?}", rx.try_recv());
}
```

由于子线程的创建需要时间，因此`println!`和`try_recv`方法会先执行，而此时子线程的**消息还未被发出**。`try_recv`会尝试立即读取一次消息，因为消息没有发出，此次读取最终会报错，且主线程运行结束(可悲的是，相对于主线程中的代码，子线程的创建速度实在是过慢，直到主线程结束，都无法完成子线程的初始化。。):
```console
receive Err(Empty)
```

如上，`try_recv`返回了一个错误，错误内容是`Empty`，代表通道并没有消息。如果你尝试把`println!`复制一些行，就会发现一个有趣的输出：
```console
···
receive Err(Empty)
receive Ok(1)
receive Err(Disconnected)
···
```

如上，当子线程创建成功且发送消息后，主线程会接收到`Ok(1)`的消息内容，紧接着子线程结束，发送者也随着被`drop`，此时接收者又会报错，但是这次错误原因有所不同：`Disconnected`代表发送者已经被关闭。



#### 关闭通道