Кратко: владение/заимствование в Rust даёт статическую, детерминированную модель управления памятью без сборщика мусора: это повышает предсказуемость времени и безопасность памяти, но усложняет дизайн некоторых структур и требует больше дисциплины и знаний. GC (JVM/JS) даёт простоту разработки и гибкость в форме автоматической очистки, но приносит непредсказуемость задержек, runtime‑накладные расходы и потенциально большую память. Ниже — по трём интересующим вас аспектам.
1) Проектирование модулей
- Rust (владение/заимствование)
- API явно выражают семантику владения: функции принимают либо владение, либо ссылку (иммутабельную/мутабельную). Это делает контракты модулей явными и предотвращает скрытые зависимости.
- Поощряет минимизацию глобального состояния и явную передачу ресурсов — хорошие инварианты и легче тестируемые модули.
- Сложности: построение сложных графов владения (циклических структур) требует Rc/Arc + RefCell или arena/индексации; приходят вспомогательные паттерны (интернирование, arenas, epoch‑based), что меняет дизайн.
- Асинхронный код и lifetime‑ситуации (Pin, 'static) добавляют синтаксической/концептуальной сложности при проектировании библиотек.
- JVM/JS (GC)
- Модули проще проектировать: объекты свободно передаются, циклы и графы не проблема.
- Склонность к глобальным состояниям и shared mutable state — удобство, но риски (слабые инварианты API).
- Меньше “борьбы” с lifetimes — быстрее итерация и проще использование сторонних библиотек.
2) Производительность
- Rust
- Низкая runtime‑накладная: отсутствие остановок сборщика, предсказуемые сроки освобождения через RAII. Для многих сценариев — лучшая латентность.
- Частые аллокации можно избегать (стек, встроенные структуры, arena), улучшается локальность кэша — выигрыш в пропускной способности.
- Стоимость некоторых средств: Rc/Arc клонирование — атомарное/неатомарное увеличение счётчика ($\mathcal{O}(1)$ операция), RefCell даёт runtime‑проверки заимствований; unsafe/атомики нужны для многопоточности.
- Для некоторых паттернов (графы, GC‑подобные) приходится вводить собственную сборку/арену, что может потребовать доп. памяти или кода.
- JVM/JS
- Простые аллокации очень быстры благодаря алгоритмам Generational GC — часто амортизированная стоимость $\mathcal{O}(1)$ на аллокацию.
- Паузы сборщика (особенно в latency‑sensitive системах) могут приводить к «хвостовой» задержке; современные движки минимизируют это, но предсказуемость хуже, чем у Rust без GC.
- GC потребляет дополнительную память для буферов и метаданных, может ухудшать локальность кэша.
- В сценариях с большим количеством короткоживущих объектов GC очень эффективен; в сценариях с жесткими real‑time требованиями — хуже.
3) Безопасность
- Rust
- Компилятор гарантирует отсутствие use‑after‑free, двойного освобождения и data races (через Send/Sync) в безопасном коде — сильные гарантии на этапе компиляции.
- Нет null‑pointer‑exception: Option заставляет явно обрабатывать отсутствие значения.
- Возможность написать небезопасный код (unsafe) сохраняет риск, но область небезопасности локализуема и проверяема тестами.
- JVM/JS
- GC предотвращает use‑after‑free и многие классы ошибок управления памятью на runtime.
- Но остаются ошибки времени выполнения: null/undefined, race conditions при многопоточности (в JVM) и другие логические ошибки.
- Безопасность памяти требует runtime и иногда верификаций байткода/изоляции; уязвимости в runtime/GC тоже возможны.
Практические рекомендации и компромиссы
- Если критична латентность/предсказуемость и контроль над аллокациями — Rust с ownership предпочтителен.
- Если важна быстрая разработка, гибкость структуры данных и меньше боевой нагрузки на модель памяти — GC‑языки удобнее.
- В Rust для удобства работы с графами/циклическими структурами используйте arena/индексацию/weak refs; для многопоточных счётчиков избегайте частых Arc::clone в горячих путях.
- В JVM/JS оптимизируйте распределение объектов и профилируйте сборщик; для критичных по задержке задач рассмотреть off‑heap или native части.
Короткий вывод: ownership/borrowing даёт более строгие, детерминированные и компиляторно‑проверяемые гарантии (высокая безопасность и предсказуемость производительности) за счёт сложности проектирования некоторых структур и более высокой входной сложности; GC даёт простоту и гибкость разработки при ценe в виде runtime‑накладных расходов и менее предсказуемых задержек.