初學心得 | Rust學習筆記

做者：謝敬偉，江湖人稱「刀哥」，20年IT老兵，數據通訊網絡專家，電信網絡架構師，目前任Netwarps開發總監。刀哥在操做系統、網絡編程、高併發、高吞吐、高可用性等領域有多年的實踐經驗，並對網絡及編程等方面的新技術有濃厚的興趣。

近段時間在學習研究Rust。都說Rust學習曲線陡峭，感受果真如此。以前學習Go，基本上沒有專門去看語法，只是在須要的時候上網查一查，再花點時間看看大型的開源軟件項目，差很少就能夠寫生產級別的代碼了。而Rust則否則，至少本人花了差很少兩三週的時間專門學習語法，然而去看開源的項目依然以爲很吃力，又花了一些時間才搞明白了Rust的幾種編碼模式，特別是異步模式，又分爲poll循環的方式、combinator方式和.await協程的方式，各類坑比較多，填坑的過程仍是比較費勁的。
 
整個大約兩個多月學習過程當中，曾經碰到過不少的問題，在網上閱讀過不少的文章尋找答案，也和有經驗的開發者進行過微信交流，整體感受Rust仍是一個正在發展中的語言，不一樣版本之間有一些差別，特別是Rust並無提供一個很是完整runtime（也能夠理解成是開放的，提供了各類選項），異步編程模式還有tokio和async-std這樣的陣營分裂，網上相關的資料也是魚龍混雜，對於初學者而言，有可能迷失在一些錯誤的描述或者相互矛盾的各類資料中，走一段冤枉路。故而，在這裏用文字將本身的學習歷程和心得體會整理出來，但願可以對他人有所幫助。

語法

相對而言，Rust的語法是挺特別的。由於有生存週期和借用檢查這類獨有的概念，因此語法上看上去比較複雜。做爲一種現代編程語言，大量使用了泛型，可是也帶來代碼可讀性較差的問題。相信全部的初學者都會對層層包裹的泛型參數及其限定感到頭痛，可能須要花費一段時間來適應一下。而枚舉類型Option<T>替代Null，錯誤處理Result<T,E>也是有特點的地方，然也致使相關的代碼略顯臃腫（我的體會，完成相同功能，Rust代碼篇幅老是較之Go代碼明顯更長）。總之，學習Rust，語法是第一道門檻，須要一點耐心和韌性。

「安全」和「高性能」

全部權概念解決內存安全和GC的問題，是Rust語言的基石，也是整個系統的亮點。結合Type系統和Trait限定（Send, Sync），Rust用一種不那麼直觀但極爲優雅的方式規定了多線程編碼的基本要素。也就是說，除非寫Unsafe，不然程序員沒法制造出C/C++中常見的內存double free問題，也沒機會寫出線程不安全的代碼，這類問題在大型軟件項目後期基本都是災難。然而，Rust並不能解決代碼的邏輯錯誤。咱們同樣會碰到內存泄漏，多線程死鎖之類的問題。通常看來，多線程死鎖差很少也是災難級別的問題。此外，關於高性能，不少時候是Unsafe的同義詞，而使用Unsafe，Rust就退化爲C語言。所以，對於Rust「安全」和「高性能」，須要有一個辯證的認識。

同步，異步

Rust提供開放的選項，怎麼寫代碼是程序員的選擇。同步的代碼比較直接，掌握了Rust語法就能夠看懂，容易上手。固然，若是僅僅是同步模式多線程的代碼，Rust差很少至關於一個加強版的C++。同步模式的代碼與異步模式代碼的觀感上差異很大。或者說，沒有專門學習過異步編程模式，極可能徹底看不懂異步的代碼。異步模式對於重視I/O吞吐的應用場景意義重大，主流編程語言紛紛加入了異步模式的支持，特別是Go原生支持且只支持異步模式。然而，Rust異步編程模式須要學習除語法以外的更多內容，多了很多新的概念，還有不一樣風格寫法，掌握起來有必定難度。類庫還有諸如 tokio 與 async-std 的不一樣陣營，無疑很大程度地又增長了學習的難度。而不管 tokio 或是 async-std，成熟度都有欠缺，遠遠不如Go簡單易用。可是對於使用異步編程模式的開發人員，仍是頗有必要了解異步模式的工做原理和技術實現，不然，面對一些相對複雜的問題可能就一籌莫展了。

第三方類庫

Rust由於其高門檻，註定就是小衆的。目前來看，第三方類庫可以提供的輪子數量有限，質量堪憂，與一樣號稱系統編程語言的Go差距巨大，在勞動生產率上沒法相提並論。若是從頭開始一個大型項目，是否選用Rust，取捨值得三思。究竟須要「安全」和「高性能」，仍是快速開發，儘早交付？

開發工具

這一點須要用力吐槽。相較於使用Goland進行Go開發的輕鬆愉悅，使用Clion進行Rust開發可謂慘不忍睹。編輯器沒法很好地理解或展開Rust宏，所以語法提示等功能都會失效，有點盲人摸象的感受。調試器斷點不可靠，不少時候被迫祭出printf大法，調用棧很難提供有用的信息，被層層包裹的變量沒法查看，等等。若是說Goland能夠打9分，那麼Clion只能是不及格。另外，曾經嘗試過VSCode，感受還不如Clion。展望將來，隨着Rust被更多承認並獲得更多支持，開發工具的改善和提升是能夠預期的，特別是調試器，針對Rust作相關的優化後相信體驗會大幅改善。然而，由於Rust語法的複雜性以及大量依賴泛型的特性，冀望Rust開發工具的體驗效果達到Go開發工具的程度，估計不大現實。

網上各類資料

相較於普遍流行的Java,Go等語言，Rust的生態不可同日而語，相關資料、文獻不夠豐富。特別缺少高質量的中文原創內容。很多的翻譯文章，原文內容豐富，質量很高，但譯者可能並無徹底理解原文的精髓，不少地方直譯了事，沒能講到點子上。這時候，建議讀者找到原文對比閱讀。幾位Rust核心開發人員的博客，建議關注

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入門教程：

• Book：經典入門教程。我的以爲過於簡練，略過了不少內容。

• 深刻淺出Rust：中文書籍，做爲語法學習很不錯。內容詳盡，個別地方稍顯陳舊。

異步編程：

• The Future With Futures：文章有點久遠，但仍是值得一讀

• Asynchronous Programming in Rust：tokio 團隊關於異步編程的教程，系統性地講解了異步編程的前因後果

• Async programming in Rust with async-std：async-std 團隊關於異步編程的教程。裏面有一個很是棒的設計實現聊天程序的教程案例。這不是一個簡單的示例，至少不是用unwrap來寫的簡單示例…

博客：

• withoutboats’ Blog ：著名的withoutboats，博客中有很是多內容，方方面面

• stjepang’s Blog：crossbeam，smol 的做者。smol 如今是 async-std 的底層支撐。做者博客中詳盡地介紹了 executor 的實現細節

• snoyman’s Blog: 講解了async fn 的原理，值得一讀。博客中有一系列關於Rust的精彩文章

中文：

• 最近學寫 async/await 被 Rust 毒打的經驗：這篇文章做者寫得很是生動具體，裏面提到的問題都是親身體會

• Rust Async: 深度分析AtomicWaker：關於waker的深刻分析

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