初学心得 | Rust学习笔记

作者：谢敬伟，江湖人称“刀哥”，20年IT老兵，数据通信网络专家，电信网络架构师，目前任Netwarps开发总监。刀哥在操作系统、网络编程、高并发、高吞吐、高可用性等领域有多年的实践经验，并对网络及编程等方面的新技术有浓厚的兴趣。

近段时间在学习研究Rust。都说Rust学习曲线陡峭，感觉果然如此。之前学习Go，基本上没有专门去看语法，只是在需要的时候上网查一查，再花点时间看看大型的开源软件项目，差不多就可以写生产级别的代码了。而Rust则不然，至少本人花了差不多两三周的时间专门学习语法，然而去看开源的项目依然觉得很吃力，又花了一些时间才搞明白了Rust的几种编码模式，特别是异步模式，又分为poll循环的方式、combinator方式和.await协程的方式，各种坑比较多，填坑的过程还是比较费劲的。
 
整个大约两个多月学习过程中，曾经碰到过很多的问题，在网上阅读过很多的文章寻找答案，也和有经验的开发者进行过微信交流，总体感觉Rust还是一个正在发展中的语言，不同版本之间有一些差异，特别是Rust并没有提供一个非常完整runtime（也可以理解成是开放的，提供了各种选项），异步编程模式还有tokio和async-std这样的阵营分裂，网上相关的资料也是鱼龙混杂，对于初学者而言，有可能迷失在一些错误的描述或者相互矛盾的各种资料中，走一段冤枉路。故而，在这里用文字将自己的学习历程和心得体会整理出来，希望能够对他人有所帮助。

语法

相对而言，Rust的语法是挺特别的。因为有生存周期和借用检查这类独有的概念，所以语法上看上去比较复杂。作为一种现代编程语言，大量使用了泛型，但是也带来代码可读性较差的问题。相信所有的初学者都会对层层包裹的泛型参数及其限定感到头痛，可能需要花费一段时间来适应一下。而枚举类型Option替代Null，错误处理Result也是有特色的地方，然也导致相关的代码略显臃肿（个人体会，完成相同功能，Rust代码篇幅总是较之Go代码明显更长）。总之，学习Rust，语法是第一道门槛，需要一点耐心和韧性。

“安全”和“高性能”

所有权概念解决内存安全和GC的问题，是Rust语言的基石，也是整个系统的亮点。结合Type系统和Trait限定（Send, Sync），Rust用一种不那么直观但极为优雅的方式规定了多线程编码的基本要素。也就是说，除非写Unsafe，否则程序员无法制造出C/C++中常见的内存double free问题，也没机会写出线程不安全的代码，这类问题在大型软件项目后期基本都是灾难。然而，Rust并不能解决代码的逻辑错误。我们一样会碰到内存泄漏，多线程死锁之类的问题。一般看来，多线程死锁差不多也是灾难级别的问题。此外，关于高性能，很多时候是Unsafe的同义词，而使用Unsafe，Rust就退化为C语言。因此，对于Rust“安全”和“高性能”，需要有一个辩证的认识。

同步，异步

Rust提供开放的选项，怎么写代码是程序员的选择。同步的代码比较直接，掌握了Rust语法就可以看懂，容易上手。当然，如果仅仅是同步模式多线程的代码，Rust差不多相当于一个增强版的C++。同步模式的代码与异步模式代码的观感上差别很大。或者说，没有专门学习过异步编程模式，很可能完全看不懂异步的代码。异步模式对于重视I/O吞吐的应用场景意义重大，主流编程语言纷纷加入了异步模式的支持，特别是Go原生支持且只支持异步模式。然而，Rust异步编程模式需要学习除语法之外的更多内容，多了不少新的概念，还有不同风格写法，掌握起来有一定难度。类库还有诸如 tokio 与 async-std 的不同阵营，无疑很大程度地又增加了学习的难度。而无论 tokio 或是 async-std，成熟度都有欠缺，远远不如Go简单易用。但是对于使用异步编程模式的开发人员，还是很有必要了解异步模式的工作原理和技术实现，否则，面对一些相对复杂的问题可能就束手无策了。

第三方类库

Rust因为其高门槛，注定就是小众的。目前来看，第三方类库能够提供的轮子数量有限，质量堪忧，与同样号称系统编程语言的Go差距巨大，在劳动生产率上无法相提并论。如果从头开始一个大型项目，是否选用Rust，取舍值得三思。究竟需要“安全”和“高性能”，还是快速开发，尽早交付？

开发工具

这一点需要用力吐槽。相较于使用Goland进行Go开发的轻松愉悦，使用Clion进行Rust开发可谓惨不忍睹。编辑器无法很好地理解或展开Rust宏，因此语法提示等功能都会失效，有点盲人摸象的感觉。调试器断点不可靠，很多时候被迫祭出printf大法，调用栈很难提供有用的信息，被层层包裹的变量无法查看，等等。如果说Goland可以打9分，那么Clion只能是不及格。另外，曾经尝试过VSCode，感觉还不如Clion。展望未来，随着Rust被更多认可并得到更多支持，开发工具的改善和提高是可以预期的，特别是调试器，针对Rust做相关的优化后相信体验会大幅改善。然而，因为Rust语法的复杂性以及大量依赖泛型的特性，冀望Rust开发工具的体验效果达到Go开发工具的程度，估计不大现实。

网上各种资料

相较于广泛流行的Java,Go等语言，Rust的生态不可同日而语，相关资料、文献不够丰富。特别缺乏高质量的中文原创内容。不少的翻译文章，原文内容丰富，质量很高，但译者可能并没有完全理解原文的精髓，很多地方直译了事，没能讲到点子上。这时候，建议读者找到原文对比阅读。几位Rust核心开发人员的博客，建议关注

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入门教程：

• Book：经典入门教程。个人觉得过于简练，略过了很多内容。

• 深入浅出Rust：中文书籍，作为语法学习很不错。内容详尽，个别地方稍显陈旧。

异步编程：

• The Future With Futures：文章有点久远，但还是值得一读

• Asynchronous Programming in Rust：tokio 团队关于异步编程的教程，系统性地讲解了异步编程的来龙去脉

• Async programming in Rust with async-std：async-std 团队关于异步编程的教程。里面有一个非常棒的设计实现聊天程序的教程案例。这不是一个简单的示例，至少不是用unwrap来写的简单示例…

博客：

• withoutboats’ Blog ：著名的withoutboats，博客中有非常多内容，方方面面

• stjepang’s Blog：crossbeam，smol 的作者。smol 现在是 async-std 的底层支撑。作者博客中详尽地介绍了 executor 的实现细节

• snoyman’s Blog: 讲解了async fn 的原理，值得一读。博客中有一系列关于Rust的精彩文章

中文：

• 最近学写 async/await 被 Rust 毒打的经验：这篇文章作者写得非常生动具体，里面提到的问题都是亲身体会

• Rust Async: 深度分析AtomicWaker：关于waker的深入分析

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