内部可变性 (Interior mutability)

我们来稍微推敲一下 Sender 的 send 签名：

impl<T> Sender<T> {
    pub fn send(&self, t: T) -> Result<(), SendError<T>> {
        // [...]
    }
}

send 接受 &self 作为参数。
但它显然在引发修改：往通道里加入了一条新消息。更有意思的是 Sender 是可克隆的：我们可以让多个 Sender 实例从不同线程同时尝试修改通道状态。

这是我们用来构建 client-server 架构的关键性质。但它为什么有效？难道这不违反 Rust 关于借用的规则吗？我们怎么能通过一个 不可变 引用执行修改？

共享引用而非不可变引用 (Shared rather than immutable references)

我们引入借用检查器时，把 Rust 中的两种引用命名为：

不可变引用 (immutable references) &T
可变引用 (mutable references) &mut T

把它们叫作下列名字会更准确：

共享引用 (shared references) &T
独占引用 (exclusive references) &mut T

不可变/可变是一个对绝大多数情况都有效的心智模型，也是上手 Rust 时很好的一个。但它不是全貌，正如你刚刚看到的：&T 实际上并不保证它指向的数据不可变。
不过别担心：Rust 仍然在信守它的承诺。只是这些术语比表面看起来要更微妙。

`UnsafeCell`

每当一个类型允许你通过共享引用修改数据时，你就在和内部可变性 (interior mutability) 打交道。

默认情况下，Rust 编译器假设共享引用是不可变的。它基于这个假设优化你的代码。
编译器可以重排操作、缓存值，做各种把戏让你的代码更快。

你可以通过把数据包到 UnsafeCell 里告诉编译器"不，这个共享引用其实是可变的"。
每次你看到一个允许内部可变性的类型，可以确定 UnsafeCell 牵涉其中——直接或间接地。
借助 UnsafeCell、原始指针和 unsafe 代码，你可以通过共享引用修改数据。

不过要说清楚：UnsafeCell 不是允许你忽略借用检查器的魔法棒！
unsafe 代码仍然受 Rust 关于借用与混叠 (aliasing) 规则的约束。它是一种（高级）工具，用来构建那些其安全性无法直接通过 Rust 类型系统表达的安全抽象 (safe abstractions)。每次你使用 unsafe 关键字，等于在告诉编译器："我知道我在做什么，不会违反你的不变量，相信我。"

每次你调用一个 unsafe 函数，文档都会说明它的安全前置条件 (safety preconditions)：执行其 unsafe 块要满足什么条件才安全。UnsafeCell 的可在 std 文档找到。

我们这门课不会直接使用 UnsafeCell，也不会写 unsafe 代码。但了解它存在、为什么存在以及它跟你日常使用的 Rust 类型有何关系，是重要的。

关键例子 (Key examples)

我们看几个利用内部可变性的重要 std 类型。
它们是你在 Rust 代码中相当常见的类型，特别是当你揭开你使用的库的盖子时。

引用计数 (Reference counting)

Rc 是一个引用计数指针。
它包裹一个值，并跟踪有多少个对该值的引用存在。当最后一个引用被丢弃时，该值被释放。
被 Rc 包裹的值是不可变的：你只能得到对它的共享引用。

use std::rc::Rc;

let a: Rc<String> = Rc::new("My string".to_string());
// 字符串数据只有一个引用。
assert_eq!(Rc::strong_count(&a), 1);

// 调用 `clone` 不会复制字符串数据！
// 只是把 `Rc` 的引用计数加 1。
let b = Rc::clone(&a);
assert_eq!(Rc::strong_count(&a), 2);
assert_eq!(Rc::strong_count(&b), 2);
// ^ `a` 和 `b` 都指向同一份字符串数据
//   并共享同一个引用计数器。

Rc 内部用 UnsafeCell 来允许共享引用增减引用计数。

`RefCell`

RefCell 是 Rust 中内部可变性最常见的例子之一。它允许你在只持有 RefCell 的不可变引用时，仍能修改被 RefCell 包裹的值。

这是通过运行时借用检查 (runtime borrow checking) 实现的。 RefCell 在运行时跟踪它所包含值的引用数量（与类型）。如果你尝试在已存在不可变借用时再做可变借用，程序会 panic，确保 Rust 的借用规则始终被强制执行。

use std::cell::RefCell;

let x = RefCell::new(42);

let y = x.borrow(); // 不可变借用
let z = x.borrow_mut(); // panic！已有活跃的不可变借用。

原文链接：英文原文

100 Exercises To Learn Rust