Appearance
本篇开始将为各位带来 Rust 这门后端语言。这门语言重点强调内存安全、高性能。在很多时候，内存安全和性能往往是不可兼得的存在：
- 如果追求高性能，像 C/C++，让程序员手动管理内存的分配和释放，那么很显然并不安全，很容易因为程序员而导致内存泄露和错误频发。
- 如果追求安全性，像 Java/Python，引入垃圾回收系统（GC），垃圾回收会带来运行时的暂停（GC Pause），这会带来性能损失和额外的内存开销。
那么 Rust 是怎么做到即兼顾了性能又能做到极高的安全性？首先它不使用垃圾回收，从源头上解决了运行时不必要的性能问题和内存开销，其次，就是依赖于 Rust 三大核心特性。
我们来简单了解一下，在后面的课程中，我们会重点学习。
1. 所有权系统 Ownership
Rust 没有垃圾回收，也不能让程序员自己去分配和释放内存（这会导致安全问题），那么我们就必须想一个解决方法，能够让程序员写出安全的代码。
该如何解决呢？Rust 想到了一个非常好的解决方案，既然垃圾回收的停顿是运行时存在的，那么我是不是可以把它放到编译时？这是一个堪称天才的想法。
Rust 将内存该怎么分配，什么时候释放给放到了编译时，编译时期就能决定的东西，就不会再运行时出现错误。
当然，这非常依赖于 Rust 的编译器，现在的编译器可能还不够完美，但是在未来，Rust 还会引入更多优秀的特性。
例如在 C/C++ 中，内存是一块公共的内容，程序员可以随意访问和清理内存。这就会因为程序员在开发时的不合理声明、清除内存，导致程序崩溃、内存泄漏甚至更严重的问题。
而 Rust 则像是一场接力比赛，每一个数据（接力棒）在一个时间里都只存在一个主人（运动员），如果你把这个接力棒给了下一个运动员，这个叫做 “移动”（Move），上一个运动员就不再拥有这个接力棒了，这个接力棒的所有权被移动到了现在这个运动员手中。
这个比喻就展现了 Rust 的所有权系统 —— 东西只能有一个主人。
2. 借用 Borrowing
我们再举一个例子：图书馆。
小李有一本书：《Rust语言圣经》，小李寻思着 “自己都看完了，要不借给图书馆给别人看吧”，随后小李把图书借给了图书馆。然后小明到了图书馆，看到了这本书，于是借走了这本书，这叫做借用（Borrowing）。
那么这就产生了一个问题，这本书的所有权是谁的？小李？小明？还是图书馆的？
答案是小李的，小李拥有书的所有权，只不过是把书借给了图书馆，然后图书馆再借给了小明。小李对书的所有权在借用的过程中不会发生移动（Move）。
而借用有哪些特性呢？
不可变借用（只读）
图书馆可以把书借给任何人看，所有人都可以借用这本书，但是大家不能在图书上乱涂乱画。
可变借用（独占修改）
如果图书有错，有人想要对这本书进行校对纠错，那么图书馆就会对这本书采取封闭的措施，只有这一个人可以看和修改，其他人，连看都不准看。
在 Rust 官方教材《The Rust Programming Language》中，有这样一段总结：
At any given time, you can have either one mutable reference or any number of immutable references.
在任意时刻，你要么只能有一个可变引用，要么可以有任意数量的不可变引用。
TIP
在 Rust 中，“借用” 和 “引用” 被认为是同义词，引用（Reference）是具体的那个东西，借用（Borrowing）则是行为。不过它们在描述同一个特性。
3. 零成本抽象 Zero-cost Abstractions
这是 Rust 核心特性中的最后一个重要特性 —— 零抽象成本。它是由 C++ 之父 Bjarne Stroustrup 提出的，总结起来是两句话：
- 你没用到的东西，你不必为之付出代价（没有多余的运行时开销）。
- 你用到的东西，你自己手写代码也不可能做得更好（编译器生成的汇编代码已经达到了最优状态）。
什么是抽象？
抽象（Abstract）并不是艺术作品中的抽象画作，我们可以用一句话概括它：隐藏具体的实现细节，只暴露功能的接口。
我们从三个方面讨论 Rust 的零抽象成本：
1. 从如何做到做什么
抽象可以让你用声明式（Declarative）的代码来告诉计算机做什么，而非通过命令式（Imperative）的代码告诉计算机怎么做。
声明式就像去饭店里点单，坐在位子上然后对服务员说要一份西红柿炒鸡蛋。命令式则像是你在教一个人怎么做炒鸡蛋，他需要到厨房，打开冰箱拿出鸡蛋，拿口锅，开火倒油炒鸡蛋然后怎么怎么的。
在声明式的情况下，你只表达了你的目标，也就是最终的结果，而具体的执行步骤（拿蛋、开火、翻炒）被隐藏在了 “炒鸡蛋” 这个抽象概念之后。
2. 建立通用模型（Trait）
抽象意味着你需要定义一份通用的模型，还是炒鸡蛋这个例子，虽然它很简单，我们认为炒鸡蛋该怎么炒可以被归入常识，那么在这里的常识就是一份通用模型。拿锅、开火、倒油、炒鸡蛋，最后可能再调点味。
这份通用模型可以被任何人运用，它有一个最基础的得出结果（没有调味的炒鸡蛋），而后续的行为（调味），就不是一个通用的模型了，你可以根据自己的口味和喜好去调自己喜欢的味道。
3. 心理模型的简化
注意
Rust 的零抽象成本的 “零” 不是抽象，反之，抽象其实越多越好；零的实际是是成本，这句 “零抽象成本” 我们可以理解为 “零成本的抽象”。
抽象是一种对程序员的减负，它把复杂的硬件操作封装成人类易于理解的概念。
| 抽象概念 | 它背后隐藏的细节 |
|---|---|
| 所有权 (Ownership) | 内存的申请、释放、悬垂指针检查、双重释放错误。 |
| 闭包 (Closures) | 环境变量的捕获、堆栈分配、函数指针的转换。 |
| Async/Await | 状态机的切换、事件轮询、上下文保存、非阻塞 I/O。 |
如果 Rust 没有为我们实现所有权、闭包、异步，那么上述的这些细节就需要留给 Rust 程序员们，这是非常痛苦的部分。而 Rust 的零抽象成本，为你把这些细节抹去，它们提供了最优解，并且为你提供了通用实现，你只需要理解函数的结果，而非实现过程，这就是零抽象成本。