m12-lifecycle

资源生命周期

第 2 层：设计选择

核心问题

何时创建、使用和清理此资源？

在实现生命周期之前：

• 此资源的作用范围是什么？
• 谁负责清理？
• 出错时会发生什么？

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生命周期模式 → 实现

模式	适用场景	实现方式
RAII	自动清理	Drop trait
延迟初始化	延后创建	OnceLock、LazyLock
池	复用开销较大的资源	r2d2、deadpool
守卫	限定作用范围的访问	MutexGuard 模式
作用域	事务边界	自定义结构体 + Drop

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思考提示

设计生命周期之前：

1. 资源成本是多少？

   • 开销低 → 每次使用时创建
   • 开销高 → 使用池或缓存
   • 全局资源 → 延迟初始化的单例

2. 作用范围是什么？

   • 函数局部 → 栈分配
   • 请求级 → 传递或提取
   • 应用级 → static 或 Arc

3. 错误该如何处理？

   • 必须清理 → Drop
   • 清理可选 → 显式关闭
   • 清理可能失败 → 从 close 返回 Result

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向上追溯 ↑

追溯到领域约束（第 3 层）：

"How should I manage database connections?"
    ↑ Ask: What's the connection cost?
    ↑ Check: domain-* (latency requirements)
    ↑ Check: Infrastructure (connection limits)

问题	追溯至	要问的问题
连接池	domain-*	可接受的延迟是多少？
资源限制	domain-*	基础设施有哪些约束？
事务作用范围	domain-*	哪些操作必须是原子的？

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向下追溯 ↓

追溯到实现（第 1 层）：

"Need automatic cleanup"
    ↓ m02-resource: Implement Drop
    ↓ m01-ownership: Clear owner for cleanup

"Need lazy initialization"
    ↓ m03-mutability: OnceLock for thread-safe
    ↓ m07-concurrency: LazyLock for sync

"Need connection pool"
    ↓ m07-concurrency: Thread-safe pool
    ↓ m02-resource: Arc for sharing

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快速参考

模式	类型	使用场景
RAII	Drop trait	作用域退出时自动清理
延迟初始化	OnceLock、LazyLock	延迟初始化
池	r2d2、deadpool	复用连接
守卫	MutexGuard	在作用域结束时释放锁
作用域	自定义结构体	事务边界

生命周期事件

事件	Rust 机制
创建	new()、Default
延迟初始化	OnceLock::get_or_init
使用	&self、&mut self
清理	Drop::drop()

模式模板

RAII 守卫

struct FileGuard {
    path: PathBuf,
    _handle: File,
}

impl Drop for FileGuard {
    fn drop(&mut self) {
        // Cleanup: remove temp file
        let _ = std::fs::remove_file(&self.path);
    }
}

延迟初始化的单例

use std::sync::OnceLock;

static CONFIG: OnceLock<Config> = OnceLock::new();

fn get_config() -> &'static Config {
    CONFIG.get_or_init(|| {
        Config::load().expect("config required")
    })
}

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常见错误

错误	原因	修复方法
资源泄漏	忘记实现 Drop	实现 Drop 或 RAII 包装器
双重释放	手动管理内存	交由 Rust 处理
释放后使用	悬空引用	检查生命周期
E0509：无法从 Drop 中移出值	移动所有权字段	使用 Option::take()
池耗尽	资源未归还	确保 Drop 会归还资源

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反模式

反模式	不足之处	更好的做法
手动清理	容易忘记	RAII/Drop
lazy_static!	外部依赖	std::sync::OnceLock
全局可变状态	线程不安全	OnceLock 或适当的同步机制
忘记关闭	资源泄漏	实现 Drop

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相关技能

适用场景	参见
智能指针	m02-resource
线程安全初始化	m07-concurrency
领域作用域	m09-domain
清理时出错	m06-error-handling