Rust异步编程初探

2023-09-03 08:13:24

前言：

Rust于2018年引入异步，它以其安全性和高性能而著称，在并发编程领域有着广阔的应用前景。异步编程是近年来备受关注的一种编程范式，它可以提高程序的性能和可扩展性。本文将介绍Rust异步编程的基本概念、async/await语法、Tokio库的使用等内容，帮助您快速掌握Rust异步编程。

一、Rust异步编程基本概念

同步编程和异步编程

同步编程： 同步编程是指程序中的任务按照顺序执行，一个任务必须等待前一个任务执行完毕才能开始执行。
异步编程： 异步编程是指程序中的任务可以同时执行，当一个任务等待IO操作（如网络请求、文件读写等）时，它可以继续执行其他任务，而不需要等待IO操作完成。

async/await

async：async用于修饰函数或方法，使其成为异步函数或方法。
await：await关键字用于等待一个异步函数或方法执行完毕。

Future

Future是异步函数或方法的返回值。它表示一个可能尚未完成的操作。
当一个Future完成时，它将产生一个值。

Tokio

Tokio是一个用于Rust异步编程的库。它提供了丰富的异步IO操作和并发编程工具。

二、Rust异步编程语法

async fn

async fn greet() {
    println!("Hello, world!");
}

await

async fn greet() {
    let name = "John";
    println!("Hello, {}!", name).await;
}

Future

async fn greet() -> impl Future<Output = ()> {
    println!("Hello, world!");
}

Tokio

use tokio::io::{AsyncRead, AsyncWrite};

async fn read_from_socket(socket: &mut dyn AsyncRead) -> Result<Vec<u8>, std::io::Error> {
    let mut buf = vec![0; 1024];
    let n = socket.read(&mut buf).await?;
    Ok(buf[..n].to_vec())
}

三、Rust异步编程实践

创建一个简单的IM系统

use tokio::net::{TcpListener, TcpStream};
use tokio::io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt};

async fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
    let mut buf = vec![0; 1024];
    loop {
        let n = stream.read(&mut buf).await?;
        if n == 0 {
            break;
        }
        stream.write_all(&buf[..n]).await?;
    }
}

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), std::io::Error> {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080").await?;

    loop {
        let (mut stream, _) = listener.accept().await?;
        tokio::spawn(handle_client(stream));
    }
}

使用Tokio库进行网络编程

use tokio::net::{TcpListener, TcpStream};
use tokio::io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt};

async fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
    let mut buf = vec![0; 1024];
    loop {
        let n = stream.read(&mut buf).await?;
        if n == 0 {
            break;
        }
        stream.write_all(&buf[..n]).await?;
    }
}

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), std::io::Error> {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080").await?;

    loop {
        let (mut stream, _) = listener.accept().await?;
        tokio::spawn(handle_client(stream));
    }
}