如何构建可在 Drop 上重复使用的可变 Vec 池？

Question

我正在尝试创建一个可变 Vec 对象池，这些对象可以根据需要传递给函数，并在不再需要时重用（因为我的目标是 WASM，所以我不想让 Vec 自己解除分配和重新分配）。我有一个使用 Rc 和 RefCell 的实现，我想知道是否有更好（更有效？）的方法来做到这一点。

我当前的代码使用 Rc::strong_count 来跟踪我是否分发了缓冲区，并使用 RefCell 来允许对内部的 Vec 进行可变访问：

use std::{cell::RefCell, rc::Rc};

#[derive(Debug)]
struct BufferPool {
    buffers: Vec<Rc<RefCell<Vec<f64>>>>,
    buffer_size: usize,
}

impl BufferPool {
    fn new() -> Self {
        BufferPool {
            buffers: vec![],
            buffer_size: 3,
        }
    }
    fn add_buffer(&mut self) -> Rc<RefCell<Vec<f64>>> {
        self.buffers
            .push(Rc::new(RefCell::new(vec![0.; self.buffer_size])));
        Rc::clone(&self.buffers[self.buffers.len() - 1])
    }
    fn get_buffer(&mut self) -> Rc<RefCell<Vec<f64>>> {
        for buf in &self.buffers {
            // If the Rc count is 1, we haven't loaned the buffer out yet.
            if Rc::strong_count(&buf) == 1 {
                return Rc::clone(&buf);
            }
        }
        // If we made it here, there's no available buffer, so we need to create one.
        self.add_buffer()
    }
}

此代码可以通过以下方式测试：

#[test]
fn test_buffers() {
    let mut buffers = BufferPool::new();
    let buf_cell1 = buffers.get_buffer();
    {
        let mut buf1 = buf_cell1.borrow_mut();
        buf1[0] = 5.5;
    }
    {
        let buf_cell2 = buffers.get_buffer();
        let mut buf2 = buf_cell2.borrow_mut();
        buf2[1] = 6.6;
    }
    {
        let buf_cell3 = buffers.get_buffer();
        let mut buf3 = buf_cell3.borrow_mut();
        buf3[2] = 7.7;
    }
    dbg!(&buffers);
}

给出了预期的输出：

 &buffers = BufferPool {
    buffers: [
        RefCell {
            value: [
                5.5,
                0.0,
                0.0,
            ],
        },
        RefCell {
            value: [
                0.0,
                6.6,
                7.7,
            ],
        },
    ],
    buffer_size: 3,
}

但是，我正在做的事情似乎有点低效，因为 Rc 和 RefCell::borrow_mut() 都在跟踪缓冲区是否已“借出”（因为 RefCell 有如果它的内容被双重借用，则能够出错）。此外，从人体工程学的角度来看，令人讨厌的是我无法在一条线上调用 buffers.get_buffer().borrow_mut() 而 Rust 会抱怨临时值丢失。

所以，我的问题是：有没有更好的方法来做到这一点？

Answer 1

如您所见，通过 Rc<RefCell<T>> 提供对对象的访问是可行的，但不太符合人体工程学。设计池的更好方法是 return 包装器 取得值的所有权 ，然后在丢弃时将其放回池中。这是如何做到这一点的“基本”示例：

use std::cell::RefCell;
use std::ops::{Deref, DerefMut};

#[derive(Debug)]
struct BufferPool {
    buffers: RefCell<Vec<Vec<f32>>>,
    buffer_size: usize,
}

impl BufferPool {
    pub fn new() -> Self {
        BufferPool {
            buffers: RefCell::new(Vec::new()),
            buffer_size: 3,
        }
    }
    
    pub fn get_buffer(&self) -> BufferPoolRef {
        let mut buffers = self.buffers.borrow_mut();
        let buffer = buffers.pop().unwrap_or_else(|| vec![0.0; self.buffer_size]);
        BufferPoolRef { pool: self, buffer }
    }
    
    fn return_buffer(&self, buffer: Vec<f32>) {
        let mut buffers = self.buffers.borrow_mut();
        buffers.push(buffer);
    }
}

struct BufferPoolRef<'a> {
    pool: &'a BufferPool,
    buffer: Vec<f32>,
}

impl Deref for BufferPoolRef<'_> {
    type Target = Vec<f32>;
    
    fn deref(&self) -> &Self::Target {
        &self.buffer
    }
}

impl DerefMut for BufferPoolRef<'_> {
    fn deref_mut(&mut self) -> &mut Self::Target {
        &mut self.buffer
    }
}

impl Drop for BufferPoolRef<'_> {
    fn drop(&mut self) {
        let buffer = std::mem::take(&mut self.buffer);
        self.pool.return_buffer(buffer);
    }
}

fn main() {
    let mut buffers = BufferPool::new();
    let mut buf1 = buffers.get_buffer();
    {
        buf1[0] = 5.5;
    }
    {
        let mut buf2 = buffers.get_buffer();
        buf2[1] = 6.6;
    }
    {
        let mut buf3 = buffers.get_buffer();
        buf3[2] = 7.7;
    }
    drop(buf1);
    dbg!(&buffers);
}

[src/main.rs:71] &buffers = BufferPool {
    buffers: RefCell {
        value: [
            [
                0.0,
                6.6,
                7.7,
            ],
            [
                5.5,
                0.0,
                0.0,
            ],
        ],
    },
    buffer_size: 3,
}

但是，您可以使用像 object-pool or lifeguard 这样的板条箱，而不是自己做所有这些。他们都在 WASM 上工作并使用我上面描述的机制。这是基于对象池的 BufferPool 的实现：

use object_pool::{Pool, Reusable};

struct BufferPool {
    pool: Pool<Vec<f32>>,
    buffer_size: usize,
}

impl BufferPool {
    pub fn new() -> Self {
        BufferPool {
            pool: Pool::new(2, || vec![0.0; 3]),
            buffer_size: 3,
        }
    }
    
    pub fn get_buffer(&self) -> Reusable<Vec<f32>> {
        self.pool.pull(|| vec![0.0; self.buffer_size])
    }
}

如何构建可在 Drop 上重复使用的可变 Vec 池？

How to build a pool of mutable Vecs that get reused on Drop?

pool

rust

refcell