async/await

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2023-12-01

在第一章节，我们简要介绍了async/.await，并用它来构建一个简单的服务器。本章将更为详细讨论async/.await的它如何工作以及如何async代码与传统的 Rust 程序不同。

async/.await是 Rust 语法的特殊部分，它使得可以 yield 对当前线程的控制而不是阻塞，从而允许在等待操作完成时，其他代码可以运行。

async有两种主要的使用方式：async fn和async代码块。每个返回一个实现Futuretrait：

// `foo()` returns a type that implements `Future<Output = u8>`.
// `foo().await` will result in a value of type `u8`.
async fn foo() -> u8 { 5 }

fn bar() -> impl Future<Output = u8> {
    // This `async` block results in a type that implements
    // `Future<Output = u8>`.
    async {
        let x: u8 = foo().await;
        x + 5
    }
}

正如我们在第一章所看到的，async主体和其他 Future 是懒惰的：它们在运行之前什么也不做。最常见的，运行一个Future的方式是.await它。当在Future上调用.await的时候，它将尝试运行它，以完成操作。如果Future阻塞，它将 yield（归还）当前线程的控制。当 Future 可以更进一步时，Future将由 executor 接管并恢复运行，允许.await搞定这个 future。

`async` Lifetimes

与传统函数不同，async fn会接受一个引用，或其他非'static的参数，并返回一个Future，这受到这些个参数生命周期的限制：

// This function:
async fn foo(x: &u8) -> u8 { *x }

// Is equivalent to this function:
fn foo_expanded<'a>(x: &'a u8) -> impl Future<Output = u8> + 'a {
    async move { *x }
}

这意味着，来自一个async fn的 Future 必须被.awaited，期间它的非'static参数仍然有效。在通常情况下，在调用.await之后，会立即执行（如foo(&x).await），而这并不是问题。但是，如果存储这个 Future，或将其发送到另一个任务或线程，则可能会出现问题。

一种常见的变通方法是，将引用作为参数的async fn函数转换成一个'static Future，具体是在一个async代码块里面，将这个参数与这async fn的调用捆绑在一起：

fn bad() -> impl Future<Output = u8> {
    let x = 5;
    borrow_x(&x) // ERROR: `x` does not live long enough
}

fn good() -> impl Future<Output = u8> {
    async {
        let x = 5;
        borrow_x(&x).await
    }
}

通过将参数移到async代码块，我们延长了其生命周期，以匹配，来自good的调用返回的Future。

`async move`

async代码块和闭包允许move关键字，很像普通的闭包。一个async move代码块将拥有，对其引用的变量的所有权，从而使生命周期超过当前范围，但放弃了与其他代码共享这些变量的能力：

/// `async` block:
///
/// Multiple different `async` blocks can access the same local variable
/// so long as they're executed within the variable's scope
async fn blocks() {
    let my_string = "foo".to_string();

    let future_one = async {
        // ...
        println!("{}", my_string);
    };

    let future_two = async {
        // ...
        println!("{}", my_string);
    };

    // Run both futures to completion, printing "foo" twice:
    let ((), ()) = futures::join!(future_one, future_two);
}

/// `async move` block:
///
/// Only one `async move` block can access the same captured variable, since
/// captures are moved into the `Future` generated by the `async move` block.
/// However, this allows the `Future` to outlive the original scope of the
/// variable:
fn move_block() -> impl Future<Output = ()> {
    let my_string = "foo".to_string();
    async move {
        // ...
        println!("{}", my_string);
    }
}

`.await`ing on a Multithreaded Executor

请注意，使用一个多线程的Future executor，一个Future可能会在线程之间移动，因此在async主体内的任何使用变量，必须能够在线程之间移动，正如任一.await都具有在一个 switch，就去到新线程的潜在结果。

这意味着，使用Rc，&RefCell或任何其他未实现Send trait，包括那些未实现Synctrait 的类型的引用都是不安全。

（注意：在调用.await期间，只要它们不在范围内，就有可能使用这些类型）

同样，想在一个.await上，搞个传统的 non-futures-aware 锁，也不是一个好主意，因为它可能导致线程池锁定：一项任务可以拿一个锁，之后.await并 yield 到 executor，而再允许另一个任务尝试获取该锁，也就会导致死锁。为避免这种情况，请在futures::lock使用Mutex，而不是std::sync里的那个。

async/await

async Lifetimes

async move

.awaiting on a Multithreaded Executor

`async` Lifetimes

`async move`

`.await`ing on a Multithreaded Executor