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@ -1,7 +1,7 @@
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# 深入 Tokio 背后的异步原理
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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!?
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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。
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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。
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## Future
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先来回顾一下 `async fn` 异步函数 :
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@ -118,7 +118,7 @@ use std::time::{Duration, Instant};
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enum MainFuture {
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// 初始化，但永远不会被 poll
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State0,
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// 等待 `Delay` 运行，例如 `future.awai` 代码行
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// 等待 `Delay` 运行，例如 `future.await` 代码行
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State1(Delay),
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// Future 执行完成
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Terminated,
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@ -236,12 +236,12 @@ impl MiniTokio {
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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。
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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`。
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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`。
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## Waker
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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。
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再来看下 `Future::pol` 的定义：
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再来看下 `Future::poll` 的定义：
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```rust
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fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context)
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-> Poll<Self::Output>;
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@ -327,7 +327,7 @@ impl Future for Delay {
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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。
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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。
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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。
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#### 处理 wake 通知
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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。
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@ -423,7 +423,7 @@ impl MiniTokio {
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impl Task {
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fn poll(self: Arc<Self>) {
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// 基于 Task 实例创建一个 waker, 它使用了之前的 `AarcWake`
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// 基于 Task 实例创建一个 waker, 它使用了之前的 `ArcWake`
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let waker = task::waker(self.clone());
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let mut cx = Context::from_waker(&waker);
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@ -436,7 +436,7 @@ impl Task {
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// 使用给定的 future 来生成新的任务
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//
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// 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
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// 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
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fn spawn<F>(future: F, sender: &channel::Sender<Arc<Task>>)
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where
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F: Future<Output = ()> + Send + 'static,
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@ -492,14 +492,14 @@ async fn main() {
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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。
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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。
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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。
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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`。
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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` ！
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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：
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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：
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```rust
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use std::future::Future;
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use std::pin::Pin;
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@ -525,7 +525,8 @@ impl Future for Delay {
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let mut waker = waker.lock().unwrap();
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// 检查之前存储的 `waker` 是否跟当前任务的 `waker` 相匹配.
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// 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。
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// 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
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// 存储的 waker 被该任务进行了更新。
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// 这种情况一旦发生，`Context` 包含的 `waker` 将不同于存储的 `waker`。
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// 因此我们必须对存储的 `waker` 进行更新
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if !waker.will_wake(cx.waker()) {
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@ -550,7 +551,7 @@ impl Future for Delay {
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});
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}
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// 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
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// 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
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// 若计时已完成，则当前 Future 就可以完成并返回 `Poll::Ready`
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if Instant::now() >= self.when {
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Poll::Ready(())
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@ -603,7 +604,7 @@ async fn delay(dur: Duration) {
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## 总结
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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:
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- 在 Rust 中，`ascyn` 是惰性的，直到执行器 `poll` 它们时，才会开始执行
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- 在 Rust 中，`async` 是惰性的，直到执行器 `poll` 它们时，才会开始执行
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- `Waker` 是 `Future` 被执行的关键，它可以链接起 `Future` 任务和执行器
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- 当资源没有准备时，会返回一个 `Poll::Pending`
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- 当资源准备好时，会通过 `waker.wake` 发出通知
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lijinpeng
3 years ago