在 Rust 中，如何使用 `OnceLock` 创建全局共享单例？

Question

假设我们需要定义一个具有线程安全的全局读访问权限的单例，规范的方法是使用

OnceLock

:

/// A synchronization primitive which can be written to only once.
///
/// This type is a thread-safe [`OnceCell`], and can be used in statics.

static i1: OnceLock<Box<u64>> = OnceLock::new(); // this works
static i2: OnceLock<Box<dyn Sized>> = OnceLock::new(); // this doesnt:

第二行抛出几个没有意义的错误：

error[E0038]: the trait `Sized` cannot be made into an object
   --> src/lib.rs:118:25
    |
118 | static i2: OnceLock<Box<dyn Sized>> = OnceLock::new();
    |                         ^^^^^^^^^ `Sized` cannot be made into an object
    |
    = note: the trait cannot be made into an object because it requires `Self: Sized`
    = note: for a trait to be "object safe" it needs to allow building a vtable to allow the call to be resolvable dynamically; for more information visit <https://doc.rust-lang.org/reference/items/traits.html#object-safety>

Sized 是一个具有动态大小的特征，但 Box 只是一个智能引用，指向稍后动态分配的结构体，并且在这个定义中它甚至没有初始化，所以为什么我需要将它变成一个对象？

error[E0277]: `(dyn Sized + 'static)` cannot be shared between threads safely
   --> src/lib.rs:118:12
    |
118 | static i2: OnceLock<Box<dyn Sized>> = OnceLock::new();
    |            ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `(dyn Sized + 'static)` cannot be shared between threads safely
    |
    = help: the trait `Sync` is not implemented for `(dyn Sized + 'static)`
    = note: required for `Unique<(dyn Sized + 'static)>` to implement `Sync`
note: required because it appears within the type `Box<(dyn Sized + 'static)>`
   --> /home/peng/.rustup/toolchains/stable-x86_64-unknown-linux-gnu/lib/rustlib/src/rust/library/alloc/src/boxed.rs:195:12
    |
195 | pub struct Box<
    |            ^^^
    = note: required for `OnceLock<Box<(dyn Sized + 'static)>>` to implement `Sync`
    = note: shared static variables must have a type that implements `Sync`

“线程安全”和“静态”在“OnceLock”的文档中字面意思，怎么会被认为是不安全的呢？

error[E0277]: `(dyn Sized + 'static)` cannot be sent between threads safely
   --> src/lib.rs:118:12
    |
118 | static i2: OnceLock<Box<dyn Sized>> = OnceLock::new();
    |            ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `(dyn Sized + 'static)` cannot be sent between threads safely
    |
    = help: the trait `Send` is not implemented for `(dyn Sized + 'static)`
    = note: required for `Unique<(dyn Sized + 'static)>` to implement `Send`
note: required because it appears within the type `Box<(dyn Sized + 'static)>`
   --> /home/peng/.rustup/toolchains/stable-x86_64-unknown-linux-gnu/lib/rustlib/src/rust/library/alloc/src/boxed.rs:195:12
    |
195 | pub struct Box<
    |            ^^^
    = note: required for `OnceLock<Box<(dyn Sized + 'static)>>` to implement `Sync`
    = note: shared static variables must have a type that implements `Sync`

任何静态绑定在内存中只有 1 个副本，并且被进程中的所有线程使用，不需要像某些分布式计算框架那样在线程之间发送它们。编译器怎么可能没有意识到这一点？

所以这 3 个错误似乎都毫无头绪，我怎样才能绕过这些错误并使静态绑定以最小的开销工作？

Answer 1

dyn Sized

自相矛盾，

Sized

意味着，一种类型的所有项目都具有静态已知的大小，但是

Sized

是针对多种类型实现的，

()

，

u8

，

u16

，...都带有不同的大小，这意味着

dyn Sized

的大小可以为 0 字节、1 字节、2 字节……，并且您可以在运行时更改底层类型，因此它是 not 静态已知的。 这意味着 Trait 对象（因为它可以是其 Trait 所实现的任何类型）无法实现

Sized

，但实现指定的 Trait 就是我们所知道的 Trait 对象所做的一切。换句话说，

dyn Sized

不实现

Sized

，但必须同时实现

Sized

。

第二个和第三个错误归结为

statics

需要是

Sync

（它们可以从任何线程访问，并且

Sync

是告诉编译器这样做是安全的特征），但是

OnceCell

只实现

 Sync

如果它的内容是

Sync + Send

一个特征对象，但仅实现它列出的特征，所以

dyn Trait

既不实现

Send

也不实现

Sync

。

最后

OnceCell

的来源解释：

// Why do we need `T: Send`?
// Thread A creates a `OnceLock` and shares it with
// scoped thread B, which fills the cell, which is
// then destroyed by A. That is, destructor observes
// a sent value.