开篇词 如何用Rust写出安全高效的并发代码？
你好，我是鸟窝，一位沉浸于编程世界20余年的 hacker。在公司内同级别的程序员早就不写代码了，可是我依然奋战在编程的第一线，是部门内同级别编码最多的人。
我也是你们的老朋友了，很久以前我研究Scala的时候出过一本书《Scala集合编程手册》，几年前我在极客时间出过《Go 并发编程实战课》的专栏，去年的时候也基于这个专栏出版了《深入理解Go并发编程》一书，承蒙厚爱，这两本书也在我们的台湾岛出版了繁体版。
与其说多年的编程经验给了我更多的写作经验，还不如说我可能更善于将开发编程的经验进行挖掘、整理和总结，能够更加系统和全面地介绍某一个垂直方向的知识，让你理解、贯通、深入、全面地掌握和巩固某个方面的知识点。《Scala集合编程手册》是针对Scala集合类的全面介绍，《Go并发编程实战课》是对Go并发编程深入且全面的剖析，而今天这门课程，是对Rust并发编程的一次全面介绍。
未来，我还有更宏大的计划，想推出C/C++并发编程、Python并发编程、 Zig并发编程等姊妹篇，让学习各种编程语言的同学没有编程的困惑，我提前整理好相应的学习资料，你只需买杯奶茶轻轻松松地学习即可。
并发编程的本质与挑战
在我看来，并发编程的本质是如何有效地管理和协调多个执行单元（例如线程、协程）共享的资源，以实现高效的程序执行。并发编程的挑战在于两点：如何避免数据竞争、死锁、活锁等问题，同时最大程度地利用硬件资源，提高程序的性能。
传统的并发模型，例如基于共享内存和锁的并发模型，虽然简单易懂，但也容易引入各种并发问题。例如忘记加锁会导致数据竞争，不正确的锁使用顺序会导致死锁。这些问题往往难以调试和排查，给程序的稳定性和可靠性带来了很大的隐患。
Rust通过其独特的所有权（Ownership）、借用（Borrowing）和生命周期（Lifetime）等概念，在编译期就能够有效地检测出潜在的并发问题，从而避免了运行时错误。这种“零成本抽象”的设计理念，使得Rust在保证安全性的同时，还能拥有接近C/C++的性能。同时相比于其他编程语言，能够减少并发编程中的潜在问题。
举一个简单的例子，假设我们需要在多个线程中修改同一个变量。在传统的并发模型中，我们需要使用锁来保护这个变量，以避免数据竞争。而在Rust中，我们可以使用 Arc<Mutex<T>> 来实现线程安全的共享可变状态，否则在编译的时候都不会通过。
Arc 表示原子引用计数，用于在多个线程之间共享所有权。Mutex 表示互斥锁，用于保护共享变量的访问。Rust的编译器会强制我们使用 Mutex 的 lock() 方法来获取锁，并在使用完毕后自动释放锁，从而避免了忘记加锁或解锁的问题。
但是，也并不是说Rust在编译的时候完全能够检测出所有的并发问题，让我们无所畏惧地随意编写并发程序，几种情况导致的死锁依然存在，unsafe的使用也有可能绕过Rust的检查导致并发问题，所以正确地使用很关键，这也是我们课程的重点。
此外，Rust还提供了丰富的同步原语，例如通道（Channel）、原子类型（Atomic Types）、条件变量（Condition Variables）等，可以帮助我们构建各种复杂的并发程序。我们需要用很大一部分时间和精力去学习和掌握这些同步原语，彻底了解它们的功能和使用场景，才能够为我们所用，在合适的时机使用它们。
系统学习，步步为营
如果你已经学习了《Go并发编程实战课》，你会发现本课程和它的同与不同。首先作为编程语言，并发编程有很多相通的地方，包括并发的场景、解决方案和常见的同步原语，所以你会看到一些相同的介绍，比如互斥锁、读写锁和条件变量等等。其次，各编程语言又有不同的设计，比如Rust的并发单元是线程和任务，即使是互斥锁，底层的实现也不同。
另外，我们暂时不会去介绍各个同步原语的实现代码，这一块有些高深，阅读起来有些枯燥，容易打击你学习整个课程的积极性，所以在这门课程中，我暂时不去介绍它们的实现了，后续再根据大家的需求决定推出与否。Rust语言本身的学习曲线就很陡，我们还是把重心放在基础并发知识的掌握上。
直播专场：带你直击Rust并发之美
此外，我们在课程形式上也做了升级，在原有的课程基础上，增设了 4 个直播专场。我会通过直播的形式，带你学习Rust中的线程应用，体会并发之美；通过异步编程的案例带你直观地感受Rust并发编程的能力；带你使用我们课程中学到的同步原语，让你精通这些“武器”；最后我还会带你实现一个lock-free队列。
因为编程说到底是门手艺活，有时候光看文字是不行的，尤其是需要你动手做的部分，自己摸索可能需要花费很长的时间。如果能够看到整个实现过程，相信你动起手来会事半功倍。这样一来，即便你是Rust的初学者也没有问题，你可以把这门课当做你进阶的阶梯，通过对并发编程的学习和实践，去实现大型额度、高性能的现代并发程序。
课程设计
我们这门课程将以并发特性的学习为导向，从基础概念入手，逐步深入到高级主题，通过大量的示例代码和实践项目，帮助你系统掌握Rust并发编程的核心技术。课程主要包括以下几个模块：
第一章：并发编程基础
这部分我们会介绍并发编程的基本概念与应用场景，例如线程、线程池等。这一部分你还会了解到目前并发编程的挑战和你可能会遇到的问题。此外我还会专门介绍Rust编程环境的搭建，如果你已经熟悉了Rust编程开发，这一部分就可以忽略。
第二章：线程和线程池
Rust的并发单元是线程。线程是基础，我们应该牢牢掌握线程的每一个知识点。所以我们会深入剖析Rust中线程的各种属性和使用方法。另外为了更加有效地使用服务器的资源，我们还会在大量并发的情况下，通过线程池的方式，有效管理线程对系统资源的消耗，使用有效的资源管理庞大的并发任务。
第三章：异步编程
这部分我们会介绍异步编程的概念和优势，以及Rust的异步编程模型。讲解 async/await 语法、Future、Executor 等核心概念。掌握常用的异步运行时，如Tokio、async-std、smol等。
第四章：同步原语
最后我们会介绍标准库中各种常见的同步原语如互斥锁、读写锁、Once、条件变量等等。除了介绍各个同步原语的特性，还会介绍它们的使用场景、常见的坑等等，帮助你在日常工作中规避这些问题。
希望通过这门课程的学习，你能够深入理解Rust的并发模型和机制，熟练使用Rust的并发原语和API，最终能够独立解决常见的并发问题，具备使用Rust进行高并发系统开发的能力。我相信，只要你一步一个脚印地跟学跟练，就一定能够驾驭并发之美，构建出高效、可靠的Rust并发应用程序。好了，就从今天开始，跟着鸟窝老师一起开启这段精彩的Rust并发编程之旅吧！
⏰ 小编提醒：第四次直播时间在五一假期之后，进课程交流群蹲直播链接🔗，直播答疑问题提交点这里
课程配套代码仓库链接：https://github.com/smallnest/rust-concurrency_code
- 大布丁 👍（0） 💬（1）
支持！
2025-02-17 - Porter Zhang 👍（0） 💬（1）
老师能给一些并发环境下写rust单测的例子吗，如果有的话，这块比较碎片化，所以想看看老师平时怎么做的。
2025-02-17 - Shopman 👍（0） 💬（1）
统计单元测试覆盖率很不方便系统范围内缺少单测的执行顺序功能给测试环准备带来了不方便，pprof支持不如golang，并发代码的基准测试也不方便，希望老师在后面提一嘴
2025-02-17 - Vincent_Li 👍（0） 💬（1）
惊喜，前几天还在看老师的Rust并发编程文档。这会已经上新了课程
2025-02-16 - 孔令飞 👍（0） 💬（1）
一直很佩服鸟窝老师，能踏踏实实，搞这么多年技术。也支持下鸟窝老师的 Rust 并发编程实战课，跟「深入理解Go并发编程」书一样，内容很干货，学了很受益！
2025-04-10