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title: Rust 和垃圾回收的差异，不只是性能，而是谁真正控制系统资源
date: '2021-06-01 09:07:42'
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summary: 垃圾回收带来的不只是自动内存管理，它同时也重新分配了程序员和运行时之间的控制权；Rust 的价值，很大一部分就在于把这层控制权拿回来。
slug: rust-vs-garbage-collection-control-tradeoff
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tags:
- rust
- gc
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topics:
- software-engineering
type: post
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原来写过一篇垃圾回收的微博（http://t.cn/ExTjwU3），今天说说 Rust 和垃圾回收。

垃圾回收机制解放了程序员，但它也带来了问题。就比如本来是你请了一个阿姨打扫卫生，结果她接管了整个屋子的控制权，需要空间啥的都要和她申请，最后你发现好像屋子变成她的了，你只是个客人。在垃圾回收系统上的写程序就是这个感觉。

那怎么办呢？回归传统，自我管理，谁制造谁回收？这个是不可能了，人已经习惯了自动化，何况这个要求所有人都有自我管理能力，只要有一个人偷懒或者忘了，屋子就成垃圾场了，这不太现实。于是 Rust 探索了另外一条路径。

我们先分析一下需要垃圾回收的场景：

如果使用的物品都是一次性的（编程术语来说就是在栈上的变量），用完即丢，实际上不需要专门的垃圾回收机制，每个人下班的时候把自己的垃圾带走就行。

如果同一个物品需要在两个人之间共享，只要能保证第一个人用完了就转移给另外一个人，最后一个人用完了丢掉，就简化成上面的场景了。很多函数式编程就是这样做的。

只有同一个物品，多个人一起用的时候才容易产生垃圾和错误，如果一个人提前收走了，另外要用的人就会出错（空指针错误），如果都忘记扔了，就会产生垃圾堆积（内存泄漏）。

那我们能不能设计好一些规则，让大家都遵循这样的规则来使用物品，是不是就可以简化这个问题？

1. 物品的所有权要明确。拥有所有权的人需要负责物品的生命周期，别人用时候是借用还是转让，要说明清楚（这个就是 Rust 里的 move 关键词的作用）。
2. 借用物品要说明借用的周期。比如你要加班，但同事要按时下班，你就不能借用 TA 的东西，周期不匹配，所有者的周期要大于借用者。（这就是 Rust 中的引用需要生命周期参数的原因）
3. 周期不匹配带来的问题很麻烦，那怎么办？把物品所有权转让给一个机器人托管，机器人记个数，当物品没有任何人借用后，机器人回收掉这个物品。机制上虽然和垃圾回收有点像，但这个是针对具体的物品，逻辑简单多了。（这就是 Rust 中的 rc/arc 的作用）

这样理解，Rust 是不是也没那么复杂了？通过以上的规则，Rust 实现了既不需要运行时的垃圾回收，也不需要程序员显式的释放资源。如果代码不符合上面的规则，编译器直接会报错。虽然编译器有时候还比较笨拙，但用熟了就能有“从心所欲不逾矩”的感觉，并且对程序有一种完全的掌控感。

ps: 求对区块链底层研发感兴趣的 Rust 高手或者想转 Rust 的高手加盟。