m02-resource

资源管理

第 1 层：语言机制

核心问题

此资源需要哪种所有权模式？

在选择智能指针之前，请先了解：

• 所有权是单一的还是共享的？
• 访问是单线程还是多线程的？
• 是否可能出现循环引用？

---

错误 → 设计问题

错误	不要只说	改为询问
“需要堆分配”	“用 Box”	为什么不能放在栈上？
Rc 内存泄漏	“用 Weak”	设计中是否必须有这个循环？
RefCell 引发 panic	“用 try_borrow”	运行时检查是否是正确的做法？
抱怨 Arc 开销	“接受它”	是否真的需要多线程访问？

---

思考提示

在选择智能指针之前：

1. 所有权模型是什么？

   • 单一所有者 → Box 或自有值
   • 共享所有权 → Rc/Arc
   • 弱引用 → Weak

2. 线程上下文是什么？

   • 单线程 → Rc、Cell、RefCell
   • 多线程 → Arc、Mutex、RwLock

3. 是否存在循环引用？

   • 是 → 其中一个方向必须使用 Weak
   • 否 → 使用普通的 Rc/Arc 即可

---

向上追溯 ↑

指针选择不明确时，向上追溯到设计：

"Should I use Arc or Rc?"
    ↑ Ask: Is this data shared across threads?
    ↑ Check: m07-concurrency (thread model)
    ↑ Check: domain-* (performance constraints)

情况	追溯到	问题
混淆 Rc 与 Arc	m07-concurrency	并发模型是什么？
RefCell 引发 panic	m03-mutability	这里适合使用内部可变性吗？
内存泄漏	m12-lifecycle	应该在哪里进行清理？

---

向下追溯 ↓

从设计到实现：

"Need single-owner heap data"
    ↓ Use: Box<T>

"Need shared immutable data (single-thread)"
    ↓ Use: Rc<T>

"Need shared immutable data (multi-thread)"
    ↓ Use: Arc<T>

"Need to break reference cycle"
    ↓ Use: Weak<T>

"Need shared mutable data"
    ↓ Single-thread: Rc<RefCell<T>>
    ↓ Multi-thread: Arc<Mutex<T>> or Arc<RwLock<T>>

---

快速参考

类型	所有权	线程安全	使用场景
Box<T>	单一	是	堆分配、递归类型
Rc<T>	共享	否	单线程共享所有权
Arc<T>	共享	是	多线程共享所有权
Weak<T>	弱引用	与 Rc/Arc 相同	打破引用循环
Cell<T>	单一	否	内部可变性（Copy 类型）
RefCell<T>	单一	否	内部可变性（运行时检查）

决策流程图

Need heap allocation?
├─ Yes → Single owner?
│        ├─ Yes → Box<T>
│        └─ No → Multi-thread?
│                ├─ Yes → Arc<T>
│                └─ No → Rc<T>
└─ No → Stack allocation (default)

Have reference cycles?
├─ Yes → Use Weak for one direction
└─ No → Regular Rc/Arc

Need interior mutability?
├─ Yes → Thread-safe needed?
│        ├─ Yes → Mutex<T> or RwLock<T>
│        └─ No → T: Copy? → Cell<T> : RefCell<T>
└─ No → Use &mut T

---

常见错误

问题	原因	修复方法
Rc 循环引用导致泄漏	相互持有强引用	一个方向使用 Weak
RefCell 引发 panic	运行时借用冲突	使用 try_borrow 或调整结构
Arc 开销	热路径中的原子操作	如果是单线程，考虑使用 Rc
Box 没有必要	数据可放在栈上	移除 Box

---

反模式

反模式	不好之处	更好的做法
到处使用 Arc	不必要的原子操作开销	单线程时使用 Rc
到处使用 RefCell	运行时 panic	明确设计所有权
为小型类型使用 Box	不必要的分配	栈分配
循环引用时忽略 Weak	内存泄漏	使用 Weak 设计父子关系

---

相关技能

情况	查看
所有权错误	m01-ownership
内部可变性详情	m03-mutability
多线程上下文	m07-concurrency
资源生命周期	m12-lifecycle