文盘Rust -- 生命周期问题引发的 static hashmap 锁

2021年上半年，撸了个rust cli开发的框架，基本上把交互模式，子命令提示这些cli该有的常用功能做进去了。项目地址：https://github.com/jiashiwen/interactcli-rs。
春节以前看到axum已经0.4.x了，于是想看看能不能用rust做个服务端的框架。
春节后开始动手，在做的过程中会碰到各种有趣的问题。于是记下来想和社区的小伙伴一起分享。社区里的小伙伴大部分是DBA和运维同学，如果想进一步了解更底层的东西，代码入手是个好路数。
我个人认为想看懂代码先要写好代码，起码了解开发的基本路数和工程的一般组织模式。但好多同学的主要工作并不是专职开发，所以也就没有机会下探研发技术。代码这个事儿光看书是不管用的。了解一门语言最好的方式是使用它。
那么，问题来了非研发人员如何熟悉语言呢？咏春拳里有句拳谚：”无师无对手，桩与镜中求“。解释两句，就是在没有师兄弟练习的情况下，对着镜子和木人桩练习。在这里我觉得所谓桩有两层含义，一个是木人桩，就是练习的工具，一个是”站桩“，传统武术训练基本功的方法。其实在实际的工作中DBA和运维同学会有很多场景需要编程，比如做一些运维方面的统计工作；分析问题时需要拿到某些数据。如果追求简单用Python的话可能对于其他语言就没有涉猎了。如果结合你运维数据库的原生开发语言，假以时日慢慢就能看懂相关的底层逻辑了。我个人有个观点，产品研发的原生语言是了解产品底层最好的入口。
后面如果在Rust的开发过程中有其他问题，我本人会把问题结合实际也写到这个系列里，也希望社区里对Rust感兴趣的小伙伴一起来”盘Rust“。 言归正传，说说这次在玩儿Rust时遇到的问题吧。
在 Rust 开发过程中，我们经常需要全局变量作为公共数据的存放位置。通常做法是利用 lazy_static/onecell 和 mux/rwlock 生成一个静态的 collection。
代码长这样

1. use std::collections::HashMap;
2. use std::sync::RwLock;
4. lazy_static::lazy_static! {
5.     static ref GLOBAL_MAP: RwLock<HashMap<String,String>> = RwLock::new({
6.         let map = HashMap::new();
7.         map
8.     });
9. }

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基本的数据存取这样实现

1. use std::collections::HashMap;
2. use std::sync::RwLock;
4. lazy_static::lazy_static! {
5.     static ref GLOBAL_MAP: RwLock<HashMap<String,String>> = RwLock::new({
6.         let map = HashMap::new();
7.         map
8.     });
9. }fn main() {    for i in 0..3 {        insert_global_map(i.to_string(), i.to_string())    }    print_global_map();    println!("finished!");}fn insert_global_map(k: String, v: String) {    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.insert(k, v);}fn print_global_map() {    let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();    for pair in gpr.iter() {        println!("{:?}", pair);    }}

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insert_global_map函数用来向GLOBAL_MAP插入数据，print_global_map()用来读取数据，上面程序的运行结果如下

1. ("0", "0")
2. ("1", "1")
3. ("2", "2")

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下面我们来实现一个比较复杂一点儿的需求，从 GLOBAL_MAP 里取一个数，如果存在后面进行删除操作,直觉告诉我们代码似乎应该这样写

1. use std::collections::HashMap;
2. use std::sync::RwLock;
4. lazy_static::lazy_static! {
5.     static ref GLOBAL_MAP: RwLock<HashMap<String,String>> = RwLock::new({
6.         let map = HashMap::new();
7.         map
8.     });
9. }fn main() {    for i in 0..3 {        insert_global_map(i.to_string(), i.to_string())    }    print_global_map();    get_and_remove(1.to_string());    println!("finished!");}fn insert_global_map(k: String, v: String) {    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.insert(k, v);}fn print_global_map() {    let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();    for pair in gpr.iter() {        println!("{:?}", pair);    }}fn get_and_remove(k: String) {    println!("execute get_and_remove");    let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();    let v = gpr.get(&*k.clone());    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.remove(&*k.clone());}

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上面这段代码输出长这样

1. ("0", "0")
2. ("1", "1")
3. ("2", "2")execute get_and_remove

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代码没有结束，而是hang在了get_and_remove函数。 为啥会出现这样的情况呢？这也许与生命周期有关。gpr和gpw 这两个返回值分别为 RwLockReadGuard 和 RwLockWriteGuard，查看这两个
struct 发现确实可能引起死锁

1. must_not_suspend = "holding a RwLockWriteGuard across suspend \
2.                     points can cause deadlocks, delays, \
3.                     and cause Future's to not implement `Send`"

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问题找到了就可以着手解决办法了，既然是与rust的生命周期有关，那是不是可以把读和写分别放在两个不同的生命周期里呢，于是对代码进行改写

1. use std::collections::HashMap;
2. use std::sync::RwLock;
4. lazy_static::lazy_static! {
5.     static ref GLOBAL_MAP: RwLock<HashMap<String,String>> = RwLock::new({
6.         let map = HashMap::new();
7.         map
8.     });
9. }fn main() {    for i in 0..3 {        insert_global_map(i.to_string(), i.to_string())    }    print_global_map();    get_and_remove(1);    println!("finished!");}fn insert_global_map(k: String, v: String) {    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.insert(k, v);}fn print_global_map() {    let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();    for pair in gpr.iter() {        println!("{:?}", pair);    }}fn get_and_remove_deadlock(k: String) {    println!("execute get_and_remove");    let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();    let _v = gpr.get(&*k.clone());    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.remove(&*k.clone());}fn get_and_remove(k: i32) {    let v = {        let gpr = GLOBAL_MAP.read().unwrap();        let v = gpr.get(&*k.to_string().clone());        match v {            None => Err(anyhow!("")),            Some(pair) => Ok(pair.to_string().clone()),        }    };    let vstr = v.unwrap();    println!("get value is {:?}", vstr.clone());    let mut gpw = GLOBAL_MAP.write().unwrap();    gpw.remove(&*vstr);}

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正确输出

1. ("1", "1")
2. ("0", "0")
3. ("2", "2")
4. get value is "1"
5. ("0", "0")
6. ("2", "2")
7. finished!

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Rust的生命周期是个很有意思的概念，从认识到理解确实有个过程。
源码地址

作者：京东科技 贾世闻
来源：京东云开发者社区 转载请注明来源

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