Кратко и по сути — сравнение по механизму управления памятью, по типичным ошибкам, по классам задач и по архитектурным ограничениям.
Rust (система владения и заимствований)
- Механизм: статическая система владения/заимствований + borrow checker; ресурсы освобождаются явно при выходе из области видимости (RAII-подобно); нет null по умолчанию (Option), нет сборщика мусора.
- Предотвращает (на этапе компиляции): use-after-free, double-free, большинство утечек памяти (если не использовать циклы с Rc) и гонок данных при нормальном коде (data-race free благодаря владению/заимствованиям). Отдельные ошибки возможны в unsafe-блоках.
- Допускает/потенциально трудно реализуемые вещи: сложные графы с циклическими ссылками требуют Rc/RefCell или arenas; динамическое самоссылающееся состояние и глобальная мутабельность ограничены; unsafe код может вернуть UB.
- Классы задач: системное программирование (ядра, ОС, драйверы), embedded, высокопроизводительные многопоточные сервисы без GC-пауз, CLI/инструменты, безопасные библиотеки с нулевой стоимостью абстракций.
- Архитектурные ограничения: проектирование API и структуры данных часто ориентировано на явное владение и короткие жизненные циклы; приходится выбирать между безопасным рефлективным/динамическим дизайном и явным управлением временем жизни (требует планирования потоков владения, использования каналов/сообщений или арены для сложных графов).
Java (сборщик мусора)
- Механизм: автоматический GC; все объекты в общем кучном хранилище, ссылки могут быть null; ресурсное закрытие детерминируется явно (try-with-resources), финализаторы ненадёжны/медленны.
- Предотвращает: use-after-free и double-free (нет явного освобождения), многие низкоуровневые ошибки с памятью; безопаснее с точки зрения UB.
- Допускает: утечки памяти через удерживаемые ссылки (retention), непредсказуемые GC-паузЫ (хотя современные GC минимизируют), null-pointer exceptions; гонки данных и состояния при многопоточности — не UB, но логические ошибки; отсутствие детерминированного освобождения ресурсов (нужно явно управлять ресурсами).
- Классы задач: крупные серверные приложения, веб-сервисы, приложения с быстрым циклом разработки, где удобство и безопасность важнее микропроизводительности; приложения с большим объектным графом и динамической аллокацией.
- Архитектурные ограничения: дизайн можно строить на обширном разделяемом состоянии и объектных графах; требование управлять задержками GC у real-time и low-latency систем; слабый контроль над расположением в памяти и детерминированностью освобождения ресурсов.
Современный C++ (RAII + умные указатели)
- Механизм: детерминированное освобождение через RAII; умные указатели (std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::weak_ptr) облегчают управление, но язык допускает сырые указатели и ручное управление; undefined behavior при ошибках.
- Предотвращает (при правильном стиле): утечки и double-free (если избегать сырых new/delete и применять RAII/unique_ptr), обеспечивает детерминированную деструктуру; слабее по предотвращению data races — ошибки приводят к UB.
- Допускает: буферные переполнения, висячие указатели, use-after-free, двойное освобождение и UB при неверном коде; shared_ptr решает совместное владение, но циклы приводят к утечкам (нужен weak_ptr); многопоточность требует явной синхронизации.
- Классы задач: очень низкоуровневое системное ПО, игры, движки, драйверы, real-time/low-latency сервисы, места где нужен контроль над аллокациями, выравниванием и layout-оптимизация.
- Архитектурные ограничения: большая гибкость — можно строить любые паттерны, но нужно дисциплинированно применять RAII/умные указатели и синхронизацию; сложные распределённые/многопоточные системы требуют строгих правил кодирования и инструментов анализа.
Сравнение по ключевым свойствам (кратко)
- Надёжность памяти: Rust (compile-time гарантии) > C++ с дисциплиной (RAII/умные указатели) > Java (нет UB, но возможны утечки через удержание ссылок).
- Управление временем жизни/детерминированность: C++ ≈ Rust (детерминированно) > Java (недетерминированно из-за GC).
- Производительность и контроль над памятью: C++ ≈ Rust (низкий оверхед) > Java (GC-оверхед и абстракция кучи), но Java часто сопоставима в практических задачах.
- Параллелизм и безопасность: Rust обеспечивает отсутствие data races на уровне компилятора; Java требует синхронизации (без UB); C++ — мощно, но опасно (ошибки приводят к UB).
Резюме/рекомендации
- Выбирайте Rust для безопасного системного кода и высокопроизводительных многопоточных приложений, где важны статические гарантии и отсутствие GC.
- Выбирайте Java для быстрой разработки бизнес-логики, больших серверных приложений и когда удобство работы с кучей и складной объектной моделью важнее полной детерминированности.
- Выбирайте современный C++ когда нужен максимальный контроль над представлением и временем жизни объектов, низкие задержки и специфичная аллокация — при этом соблюдать строгие практики (RAII, уникальные/слабые ссылки, анализаторы) чтобы снизить риск UB.
Если нужно, могу кратко перечислить конкретные паттерны/приёмы в каждом языке для обхода типичных ограничений (циклические графы, межпоточные структуры, управление ресурсами).