multithreading - 如何在 Rust 中的线程之间共享不可变数据?
问题描述
我正在使用 Rust 中的光线追踪器作为学习语言的一种方式,并且单线程版本运行良好。我想通过多线程来加速它,并且在 C/C++ 中对光线追踪器进行多线程处理相对容易,因为大多数共享的数据都是只读的(写入像素数据时会出现唯一的问题)。但是我在 Rust 及其所有权规则方面遇到了更多麻烦。
我对世界上可能受到影响的不同类型的事物(球体、网格)有一个特征Hittable: Send + Sync
,我将实现留空Send
,Sync
因为我实际上不需要它们中的任何一个。然后我有一个 vec 类型的世界对象Vec<Box<dyn Hittable>>
。对于实际的多线程,我正在尝试这样的事情:
let pixels_mutex: Arc<Mutex<Vec<Vec<(f64, f64, f64, u32)>>>> = Arc::new(Mutex::new(pixels));
let vec_arc: Arc<Vec<Box<dyn Hittable>>> = Arc::new(vec);
let mut thread_vec: Vec<thread::JoinHandle<()>> = Vec::new();
for _ in 0..NUM_THREADS {
let camera_clone = camera.clone();
thread_vec.push(thread::spawn(move || {
for r in 0..RAYS_PER_THREAD {
if r % THREAD_UPDATE == 0 {
println!("Thread drawing ray {} of {} ({:.2}%)", r, RAYS_PER_THREAD, (r as f64 * 100.) / (RAYS_PER_THREAD as f64));
}
let u: f64 = util::rand();
let v: f64 = util::rand();
let ray = camera_clone.get_ray(u, v);
let res = geometry::thread_safe_cast_ray(&ray, &vec_arc, MAX_DEPTH);
let i = (u * IMAGE_WIDTH as f64).floor() as usize;
let j = (v * IMAGE_HEIGHT as f64).floor() as usize;
util::thread_safe_increment_color(&pixels_mutex, j, i, &res);
}
}));
}
for handle in thread_vec {
handle.join().unwrap();
}
我已经thread_safe_increment_color
实现了,这看起来很好,但我一直在做thread_safe_cast_ray
,直到我让这个循环工作。我在这段代码中遇到的问题是每个线程都试图vec_arc
进入它的闭包,这违反了所有权规则。vec_arc
我尝试像使用 一样进行克隆camera
,但编译器不允许我这样做,我认为这是因为我的Hittable
特征不需要Copy
orClone
特征。而且我实现的结构Hittable
不能仅仅derive(Copy, Clone)
因为它们包含 a Box<dyn Material>
,其中Material
是表示对象材料的另一个特征。
我认为这会更容易,因为我知道大多数数据(除了pixels_mutex
)都是只读的。我如何在我正在创建的线程之间共享vec_arc
(以及就此而言)?pixels_mutex
解决方案
vec_arc
您应该像使用相机一样进行克隆。由于它是Arc
, 克隆它很便宜并且不需要Vec
和它的元素是可克隆的。您只需要确保克隆智能指针而不是向量,并使用相关函数:
let vec_arc = Arc::clone(&vec_arc);
另一种选择是使用作用域线程,在这种情况下您根本不需要使用Arc
,您可以简单地使闭包成为非move
并直接访问局部变量。您的代码将如下所示:
crossbeam::scope(|s| {
for _ in 0..NUM_THREADS {
let camera_clone = camera.clone();
thread_vec.push(s.spawn(|_| {
// your code here, using `vec` directly instead of `vec_arc`
...
}).unwrap());
}
}).unwrap(); // here threads are joined automatically
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