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Rc<RefCell<T>> / Arc<Mutex<T>>
『Rc<RefCell<T>>』はシングルスレッドで複数所有＋内部可変性を実現するパターンで、『Arc<Mutex<T>>』はマルチスレッドでスレッドセーフな複数所有＋内部可変性を実現するパターンです。
構文
use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
use std::sync::{Arc, Mutex};
// シングルスレッド：複数所有 + 内部可変性
let shared = Rc::new(RefCell::new(値));
let clone = Rc::clone(&shared);
*shared.borrow_mut() = 新しい値;
// マルチスレッド：スレッドセーフな複数所有 + 内部可変性
let shared = Arc::new(Mutex::new(値));
let clone = Arc::clone(&shared);
let mut guard = shared.lock().unwrap();
*guard = 新しい値;
組み合わせ一覧
| パターン | スレッド | 概要 |
|---|---|---|
| Rc<RefCell<T>> | シングルのみ | 参照カウント共有 + 実行時借用チェックによる可変性です。 |
| Arc<Mutex<T>> | マルチ対応 | アトミック参照カウント共有 + Mutexによる排他制御です。 |
| Arc<RwLock<T>> | マルチ対応 | 読み取り専用ロックを複数スレッドが同時に取得できます。 |
サンプルコード
use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;
fn main() {
// Rc<RefCell<T>>：シングルスレッドで共有リストに追加します。
let list = Rc::new(RefCell::new(vec![]));
let list_a = Rc::clone(&list);
let list_b = Rc::clone(&list);
list_a.borrow_mut().push(1);
list_b.borrow_mut().push(2);
list.borrow_mut().push(3);
println!("{:?}", list.borrow()); // [1, 2, 3]
// Arc<Mutex<T>>：マルチスレッドでカウンタを共有します。
let counter = Arc::new(Mutex::new(0));
let handles: Vec<_> = (0..5).map(|_| {
let cnt = Arc::clone(&counter);
thread::spawn(move || {
let mut n = cnt.lock().unwrap();
*n += 1; // Mutexでロックを取ってから変更します。
})
}).collect();
for h in handles {
h.join().unwrap();
}
println!("counter: {}", *counter.lock().unwrap()); // counter: 5
}
概要
Rustでは「複数の所有者から書き換えたい」という需要を単一のスマートポインタでは満たせないため、複数のスマートポインタを組み合わせるパターンがよく使われます。シングルスレッドなら『Rc<RefCell<T>>』、マルチスレッドなら『Arc<Mutex<T>>』が定番の組み合わせです。
Mutexはロックの解放忘れを防ぐため、Rustではガード（MutexGuard）がスコープを抜けると自動的にロックが解放される設計になっています。
複数のMutexを異なる順序でロックするとデッドロックが発生します。複数のロックが必要な場合は、常に同じ順序でロックを取得するよう設計してください。
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