@ -1,7 +1,7 @@
# 深入 Tokio 背后的异步原理
在经过多个章节的深入学习后, Tokio 对我们来说不再是一座隐于云雾中的高山,它其实蛮简单好用的,甚至还有一丝丝的可爱!?
但从现在开始,如果想要进一步的深入 Tokio ,首先需要深入理解 async 的原理,其实我们在[之前的章节](https://course.rs/async/intro.html)已经深入学习过,这里结合 Tokio 再来回顾下。
但从现在开始,如果想要进一步的深入 Tokio ,首先需要深入理解 ` async` 的原理,其实我们在[之前的章节](https://course.rs/async/intro.html)已经深入学习过,这里结合 Tokio 再来回顾下。
## Future
先来回顾一下 `async fn` 异步函数 :
@ -118,7 +118,7 @@ use std::time::{Duration, Instant};
enum MainFuture {
// 初始化,但永远不会被 poll
State0,
// 等待 `Delay` 运行,例如 `future.awai ` 代码行
// 等待 `Delay` 运行,例如 `future.awai t ` 代码行
State1(Delay),
// Future 执行完成
Terminated,
@ -236,12 +236,12 @@ impl MiniTokio {
鉴于此,我们的 mini-tokio 只应该在 `Future` 准备好可以进一步运行后,才去 `poll` 它,例如该 `Future` 之前阻塞等待的**资源**已经准备好并可以被使用了,就可以对其进行 `poll` 。再比如,如果一个 `Future` 任务在阻塞等待从 TCP socket 中读取数据,那我们只想在 `socket` 中有数据可以读取后才去 `poll` 它,而不是没事就 `poll` 着玩。
回到在上面的代码中, mini-tokio 只应该当任务的延迟时间到了后,才去 `poll` 它。 为了实现这个功能,我们需要通知 -> 运行机制:当任务可以进一步被推进运行时,它会主动通知执行器,然后执行器再来 `poll` 。
回到在上面的代码中, mini-tokio 只应该当任务的延迟时间到了后,才去 `poll` 它。 为了实现这个功能,我们需要 ` 通知 -> 运行` 机制:当任务可以进一步被推进运行时,它会主动通知执行器,然后执行器再来 `poll` 。
## Waker
一切的答案都在 `Waker` 中,资源可以用它来通知正在等待的任务:该资源已经准备好,可以继续运行了。
再来看下 `Future::pol ` 的定义:
再来看下 `Future::pol l ` 的定义:
```rust
fn poll(self: Pin< & mut Self>, cx: & mut Context)
-> Poll< Self::Output > ;
@ -327,7 +327,7 @@ impl Future for Delay {
在返回 `Poll::Pending` 之前,先调用了 `cx.waker().wake_by_ref()` ,由于此时我们还没有模拟计时资源,因此这里直接调用了 `wake` 进行通知,这样做会导致当前的 `Future` 被立即再次调度执行。
由此可见,这种通知的控制权是在你手里的,甚至可以像上面代码这样,还没准备好资源,就直接进行 `wake` 通知,但是总归意义不大,而且浪费了 CPU, 因为这种执行 -> 立即通知再调度 -> 执行的方式会造成一个非常繁忙的循环。
由此可见,这种通知的控制权是在你手里的,甚至可以像上面代码这样,还没准备好资源,就直接进行 `wake` 通知,但是总归意义不大,而且浪费了 CPU, 因为这种 ` 执行 -> 立即通知再调度 -> 执行` 的方式会造成一个非常繁忙的循环。
#### 处理 wake 通知
下面,让我们更新 mint-tokio 服务,让它能接受 wake 通知:当 `waker.wake()` 被调用后,相关联的任务会被放入执行器的队列中,然后等待执行器的调用执行。
@ -423,7 +423,7 @@ impl MiniTokio {
impl Task {
fn poll(self: Arc< Self > ) {
// 基于 Task 实例创建一个 waker, 它使用了之前的 `A a rcWake`
// 基于 Task 实例创建一个 waker, 它使用了之前的 `A rcWake`
let waker = task::waker(self.clone());
let mut cx = Context::from_waker(&waker);
@ -436,7 +436,7 @@ impl Task {
// 使用给定的 future 来生成新的任务
//
// 新的任务会被推到 `sender` 中,接着该消息通道的接收段 就可以获取该任务,然后执行
// 新的任务会被推到 `sender` 中,接着该消息通道的接收端 就可以获取该任务,然后执行
fn spawn< F > (future: F, sender: & channel::Sender< Arc < Task > >)
where
F: Future< Output = ( ) > + Send + 'static,
@ -492,14 +492,14 @@ async fn main() {
首先,`poll_fn` 函数使用闭包创建了一个 `Future` ,其次,上面代码还创建一个 `Delay` 实例,然后在闭包中,对其进行了一次 `poll` ,接着再将该 `Delay` 实例发送到一个新的任务,在此任务中使用 `.await` 进行了执行。
在例子中,`Delay:poll` 被调用了不止一次,且使用了不同的 `Waker` 实例,在这种场景下,你必须确保调用最近一次 `poll` 函数中的 `Waker` 参数中的`wake`方法。也就是调用最内层 `poll` 函数参数( `Waker` )上的 `wake` 方。
在例子中,`Delay:poll` 被调用了不止一次,且使用了不同的 `Waker` 实例,在这种场景下,你必须确保调用最近一次 `poll` 函数中的 `Waker` 参数中的`wake`方法。也就是调用最内层 `poll` 函数参数( `Waker` )上的 `wake` 方法 。
当实现一个 `Future` 时,很关键的一点就是要假设每次 `poll` 调用都会应用到一个不同的 `Waker` 实例上。因此 `poll` 函数必须要使用一个新的 `waker` 去更新替代之前的 `waker` 。
我们之前的 `Delay` 实现中,会在每一次 `poll` 调用时都生成一个新的线程。这么做问题不大,但是当 `poll` 调用较多时会出现明显的性能问题!一个解决方法就是记录你是否已经生成了一个线程,然后只有在没有生成时才去创建一个新的线程。但是一旦这么做,就必须确保线程的 `Waker` 在后续 `poll` 调用中被正确更新,否则你无法唤醒最近的 `Waker` !
这一段大家可能会看得云里雾里的,没办法,原文就饶老 绕去,好在终于可以看代码了。。我们可以通过代码来解决疑惑:
这一段大家可能会看得云里雾里的,没办法,原文就饶来 绕去,好在终于可以看代码了。。我们可以通过代码来解决疑惑:
```rust
use std::future::Future;
use std::pin::Pin;
@ -525,7 +525,8 @@ impl Future for Delay {
let mut waker = waker.lock().unwrap();
// 检查之前存储的 `waker` 是否跟当前任务的 `waker` 相匹配.
// 这是必要的,原因是 `Delay Future` 的实例可能会在两次 `poll` 之间被转移到另一个任务中,然后 // 存储中的 waker 被该任务进行了更新。
// 这是必要的,原因是 `Delay Future` 的实例可能会在两次 `poll` 之间被转移到另一个任务中,然后
// 存储的 waker 被该任务进行了更新。
// 这种情况一旦发生,`Context` 包含的 `waker` 将不同于存储的 `waker` 。
// 因此我们必须对存储的 `waker` 进行更新
if !waker.will_wake(cx.waker()) {
@ -550,7 +551,7 @@ impl Future for Delay {
});
}
// 一旦 waker 被存储且计时器线程已经开始,我们就需要检查 `delay` 是否已尽 完成
// 一旦 waker 被存储且计时器线程已经开始,我们就需要检查 `delay` 是否已经 完成
// 若计时已完成,则当前 Future 就可以完成并返回 `Poll::Ready`
if Instant::now() >= self.when {
Poll::Ready(())
@ -603,7 +604,7 @@ async fn delay(dur: Duration) {
## 总结
在看完这么长的文章后,我们来总结下,否则大家可能还会遗忘:
- 在 Rust 中,`asc yn` 是惰性的,直到执行器 `poll` 它们时,才会开始执行
- 在 Rust 中,`async ` 是惰性的,直到执行器 `poll` 它们时,才会开始执行
- `Waker` 是 `Future` 被执行的关键,它可以链接起 `Future` 任务和执行器
- 当资源没有准备时,会返回一个 `Poll::Pending`
- 当资源准备好时,会通过 `waker.wake` 发出通知