]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blobdiff - src/doc/guide-tasks.md
Use better bound names in `-Zverbose` mode
[rust.git] / src / doc / guide-tasks.md
index 8eb13187e5841b8d1595ca846b0d9606be8c2ef8..21217bf54d7693e50a4777601536f2fca935edc0 100644 (file)
@@ -1,384 +1,4 @@
-% The Rust Threads and Communication Guide
+% The (old) Rust Threads and Communication Guide
 
-**NOTE** This guide is badly out of date and needs to be rewritten.
-
-# Introduction
-
-Rust provides safe concurrent abstractions through a number of core library
-primitives. This guide will describe the concurrency model in Rust, how it
-relates to the Rust type system, and introduce the fundamental library
-abstractions for constructing concurrent programs.
-
-Threads provide failure isolation and recovery. When a fatal error occurs in Rust
-code as a result of an explicit call to `panic!()`, an assertion failure, or
-another invalid operation, the runtime system destroys the entire thread. Unlike
-in languages such as Java and C++, there is no way to `catch` an exception.
-Instead, threads may monitor each other to see if they panic.
-
-Threads use Rust's type system to provide strong memory safety guarantees.  In
-particular, the type system guarantees that threads cannot induce a data race
-from shared mutable state.
-
-# Basics
-
-At its simplest, creating a thread is a matter of calling the `spawn` function
-with a closure argument. `spawn` executes the closure in the new thread.
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::spawn;
-
-// Print something profound in a different thread using a named function
-fn print_message() { println!("I am running in a different thread!"); }
-spawn(print_message);
-
-// Alternatively, use a `move ||` expression instead of a named function.
-// `||` expressions evaluate to an unnamed closure. The `move` keyword
-// indicates that the closure should take ownership of any variables it
-// touches.
-spawn(move || println!("I am also running in a different thread!"));
-```
-
-In Rust, a thread is not a concept that appears in the language semantics.
-Instead, Rust's type system provides all the tools necessary to implement safe
-concurrency: particularly, ownership. The language leaves the implementation
-details to the standard library.
-
-The `spawn` function has the type signature: `fn
-spawn<F:FnOnce()+Send>(f: F)`.  This indicates that it takes as
-argument a closure (of type `F`) that it will run exactly once. This
-closure is limited to capturing `Send`-able data from its environment
-(that is, data which is deeply owned). Limiting the closure to `Send`
-ensures that `spawn` can safely move the entire closure and all its
-associated state into an entirely different thread for execution.
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::spawn;
-# fn generate_thread_number() -> int { 0 }
-// Generate some state locally
-let child_thread_number = generate_thread_number();
-
-spawn(move || {
-    // Capture it in the remote thread. The `move` keyword indicates
-    // that this closure should move `child_thread_number` into its
-    // environment, rather than capturing a reference into the
-    // enclosing stack frame.
-    println!("I am child number {}", child_thread_number);
-});
-```
-
-## Communication
-
-Now that we have spawned a new thread, it would be nice if we could communicate
-with it. For this, we use *channels*. A channel is simply a pair of endpoints:
-one for sending messages and another for receiving messages.
-
-The simplest way to create a channel is to use the `channel` function to create a
-`(Sender, Receiver)` pair. In Rust parlance, a **sender** is a sending endpoint
-of a channel, and a **receiver** is the receiving endpoint. Consider the following
-example of calculating two results concurrently:
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::spawn;
-
-let (tx, rx): (Sender<int>, Receiver<int>) = channel();
-
-spawn(move || {
-    let result = some_expensive_computation();
-    tx.send(result);
-});
-
-some_other_expensive_computation();
-let result = rx.recv();
-# fn some_expensive_computation() -> int { 42 }
-# fn some_other_expensive_computation() {}
-```
-
-Let's examine this example in detail. First, the `let` statement creates a
-stream for sending and receiving integers (the left-hand side of the `let`,
-`(tx, rx)`, is an example of a destructuring let: the pattern separates a tuple
-into its component parts).
-
-```{rust,ignore}
-let (tx, rx): (Sender<int>, Receiver<int>) = channel();
-```
-
-The child thread will use the sender to send data to the parent thread, which will
-wait to receive the data on the receiver. The next statement spawns the child
-thread.
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::spawn;
-# fn some_expensive_computation() -> int { 42 }
-# let (tx, rx) = channel();
-spawn(move || {
-    let result = some_expensive_computation();
-    tx.send(result);
-});
-```
-
-Notice that the creation of the thread closure transfers `tx` to the child thread
-implicitly: the closure captures `tx` in its environment. Both `Sender` and
-`Receiver` are sendable types and may be captured into threads or otherwise
-transferred between them. In the example, the child thread runs an expensive
-computation, then sends the result over the captured channel.
-
-Finally, the parent continues with some other expensive computation, then waits
-for the child's result to arrive on the receiver:
-
-```{rust,ignore}
-# fn some_other_expensive_computation() {}
-# let (tx, rx) = channel::<int>();
-# tx.send(0);
-some_other_expensive_computation();
-let result = rx.recv();
-```
-
-The `Sender` and `Receiver` pair created by `channel` enables efficient
-communication between a single sender and a single receiver, but multiple
-senders cannot use a single `Sender` value, and multiple receivers cannot use a
-single `Receiver` value.  What if our example needed to compute multiple
-results across a number of threads? The following program is ill-typed:
-
-```{rust,ignore}
-# fn some_expensive_computation() -> int { 42 }
-let (tx, rx) = channel();
-
-spawn(move || {
-    tx.send(some_expensive_computation());
-});
-
-// ERROR! The previous spawn statement already owns the sender,
-// so the compiler will not allow it to be captured again
-spawn(move || {
-    tx.send(some_expensive_computation());
-});
-```
-
-Instead we can clone the `tx`, which allows for multiple senders.
-
-```{rust,ignore}
-let (tx, rx) = channel();
-
-for init_val in range(0u, 3) {
-    // Create a new channel handle to distribute to the child thread
-    let child_tx = tx.clone();
-    spawn(move || {
-        child_tx.send(some_expensive_computation(init_val));
-    });
-}
-
-let result = rx.recv() + rx.recv() + rx.recv();
-# fn some_expensive_computation(_i: uint) -> int { 42 }
-```
-
-Cloning a `Sender` produces a new handle to the same channel, allowing multiple
-threads to send data to a single receiver. It upgrades the channel internally in
-order to allow this functionality, which means that channels that are not
-cloned can avoid the overhead required to handle multiple senders. But this
-fact has no bearing on the channel's usage: the upgrade is transparent.
-
-Note that the above cloning example is somewhat contrived since you could also
-simply use three `Sender` pairs, but it serves to illustrate the point. For
-reference, written with multiple streams, it might look like the example below.
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::spawn;
-
-// Create a vector of ports, one for each child thread
-let rxs = Vec::from_fn(3, |init_val| {
-    let (tx, rx) = channel();
-    spawn(move || {
-        tx.send(some_expensive_computation(init_val));
-    });
-    rx
-});
-
-// Wait on each port, accumulating the results
-let result = rxs.iter().fold(0, |accum, rx| accum + rx.recv() );
-# fn some_expensive_computation(_i: uint) -> int { 42 }
-```
-
-## Backgrounding computations: Futures
-
-With `sync::Future`, rust has a mechanism for requesting a computation and
-getting the result later.
-
-The basic example below illustrates this.
-
-```{rust,ignore}
-# #![allow(deprecated)]
-use std::sync::Future;
-
-# fn main() {
-# fn make_a_sandwich() {};
-fn fib(n: u64) -> u64 {
-    // lengthy computation returning an uint
-    12586269025
-}
-
-let mut delayed_fib = Future::spawn(move || fib(50));
-make_a_sandwich();
-println!("fib(50) = {}", delayed_fib.get())
-# }
-```
-
-The call to `future::spawn` immediately returns a `future` object regardless of
-how long it takes to run `fib(50)`. You can then make yourself a sandwich while
-the computation of `fib` is running. The result of the execution of the method
-is obtained by calling `get` on the future. This call will block until the
-value is available (*i.e.* the computation is complete). Note that the future
-needs to be mutable so that it can save the result for next time `get` is
-called.
-
-Here is another example showing how futures allow you to background
-computations. The workload will be distributed on the available cores.
-
-```{rust,ignore}
-# #![allow(deprecated)]
-# use std::num::Float;
-# use std::sync::Future;
-fn partial_sum(start: uint) -> f64 {
-    let mut local_sum = 0f64;
-    for num in range(start*100000, (start+1)*100000) {
-        local_sum += (num as f64 + 1.0).powf(-2.0);
-    }
-    local_sum
-}
-
-fn main() {
-    let mut futures = Vec::from_fn(200, |ind| Future::spawn(move || partial_sum(ind)));
-
-    let mut final_res = 0f64;
-    for ft in futures.iter_mut()  {
-        final_res += ft.get();
-    }
-    println!("π^2/6 is not far from : {}", final_res);
-}
-```
-
-## Sharing without copying: Arc
-
-To share data between threads, a first approach would be to only use channel as
-we have seen previously. A copy of the data to share would then be made for
-each thread. In some cases, this would add up to a significant amount of wasted
-memory and would require copying the same data more than necessary.
-
-To tackle this issue, one can use an Atomically Reference Counted wrapper
-(`Arc`) as implemented in the `sync` library of Rust. With an Arc, the data
-will no longer be copied for each thread. The Arc acts as a reference to the
-shared data and only this reference is shared and cloned.
-
-Here is a small example showing how to use Arcs. We wish to run concurrently
-several computations on a single large vector of floats. Each thread needs the
-full vector to perform its duty.
-
-```{rust,ignore}
-use std::num::Float;
-use std::rand;
-use std::sync::Arc;
-
-fn pnorm(nums: &[f64], p: uint) -> f64 {
-    nums.iter().fold(0.0, |a, b| a + b.powf(p as f64)).powf(1.0 / (p as f64))
-}
-
-fn main() {
-    let numbers = Vec::from_fn(1000000, |_| rand::random::<f64>());
-    let numbers_arc = Arc::new(numbers);
-
-    for num in range(1u, 10) {
-        let thread_numbers = numbers_arc.clone();
-
-        spawn(move || {
-            println!("{}-norm = {}", num, pnorm(thread_numbers.as_slice(), num));
-        });
-    }
-}
-```
-
-The function `pnorm` performs a simple computation on the vector (it computes
-the sum of its items at the power given as argument and takes the inverse power
-of this value). The Arc on the vector is created by the line:
-
-```{rust,ignore}
-# use std::rand;
-# use std::sync::Arc;
-# fn main() {
-# let numbers = Vec::from_fn(1000000, |_| rand::random::<f64>());
-let numbers_arc = Arc::new(numbers);
-# }
-```
-
-and a clone is captured for each thread via a procedure. This only copies
-the wrapper and not its contents. Within the thread's procedure, the captured
-Arc reference can be used as a shared reference to the underlying vector as
-if it were local.
-
-```{rust,ignore}
-# use std::rand;
-# use std::sync::Arc;
-# fn pnorm(nums: &[f64], p: uint) -> f64 { 4.0 }
-# fn main() {
-# let numbers=Vec::from_fn(1000000, |_| rand::random::<f64>());
-# let numbers_arc = Arc::new(numbers);
-# let num = 4;
-let thread_numbers = numbers_arc.clone();
-spawn(move || {
-    // Capture thread_numbers and use it as if it was the underlying vector
-    println!("{}-norm = {}", num, pnorm(thread_numbers.as_slice(), num));
-});
-# }
-```
-
-# Handling thread panics
-
-Rust has a built-in mechanism for raising exceptions. The `panic!()` macro
-(which can also be written with an error string as an argument: `panic!(
-~reason)`) and the `assert!` construct (which effectively calls `panic!()` if a
-boolean expression is false) are both ways to raise exceptions. When a thread
-raises an exception, the thread unwinds its stack—running destructors and
-freeing memory along the way—and then exits. Unlike exceptions in C++,
-exceptions in Rust are unrecoverable within a single thread: once a thread panics,
-there is no way to "catch" the exception.
-
-While it isn't possible for a thread to recover from panicking, threads may notify
-each other if they panic. The simplest way of handling a panic is with the
-`try` function, which is similar to `spawn`, but immediately blocks and waits
-for the child thread to finish. `try` returns a value of type
-`Result<T, Box<Any + Send>>`. `Result` is an `enum` type with two variants:
-`Ok` and `Err`. In this case, because the type arguments to `Result` are `int`
-and `()`, callers can pattern-match on a result to check whether it's an `Ok`
-result with an `int` field (representing a successful result) or an `Err` result
-(representing termination with an error).
-
-```{rust,ignore}
-# use std::thread::Thread;
-# fn some_condition() -> bool { false }
-# fn calculate_result() -> int { 0 }
-let result: Result<int, Box<std::any::Any + Send>> = Thread::spawn(move || {
-    if some_condition() {
-        calculate_result()
-    } else {
-        panic!("oops!");
-    }
-}).join();
-assert!(result.is_err());
-```
-
-Unlike `spawn`, the function spawned using `try` may return a value, which
-`try` will dutifully propagate back to the caller in a [`Result`] enum. If the
-child thread terminates successfully, `try` will return an `Ok` result; if the
-child thread panics, `try` will return an `Error` result.
-
-[`Result`]: std/result/index.html
-
-> *Note:* A panicked thread does not currently produce a useful error
-> value (`try` always returns `Err(())`). In the
-> future, it may be possible for threads to intercept the value passed to
-> `panic!()`.
-
-But not all panics are created equal. In some cases you might need to abort
-the entire program (perhaps you're writing an assert which, if it trips,
-indicates an unrecoverable logic error); in other cases you might want to
-contain the panic at a certain boundary (perhaps a small piece of input from
-the outside world, which you happen to be processing in parallel, is malformed
-such that the processing thread cannot proceed).
+This content has moved into
+[the Rust Programming Language book](book/concurrency.html).