## 使用任意数量的 futures > [ch17-03-more-futures.md](https://github.com/rust-lang/book/blob/main/src/ch17-03-more-futures.md) >
> commit 9e85fcc9938e8f8c935d0ad8b4db7f45caaa2ca4 当我们在上一部分从使用两个 future 到三个 future 的时候,我们也必须从使用 `join` 切换到 `join3`。每次我们想要改变 join 的 future 数量时都不得不调用一个不同的函数是很烦人的。令人高兴的是,我们有一个宏版本的 `join` 可以传递任意数量的参数。它还会自行处理 await 这些 future。因此,我们可以重写示例 17-13 中的代码来使用 `join!` 而不是 `join3`,如示例 17-14 所示:
文件名:src/main.rs ```rust {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-14/src/main.rs:here}} ```
示例 17-14:使用 `join!` 来等待多个 future
相比于需要在 `join` 和 `join3` 和 `join4` 等等之间切换来说这绝对是一个进步!然而,即便是这个宏形式也只能用于我们提前知道 future 的数量的情况。不过,在现实世界的 Rust 中,将 futures 放进一个集合并接着等待集合中的一些或者全部 future 完成是一个常见的模式。 为了检查一些集合中的所有 future,我们需要遍历并 join *全部* 的 future。`trpl::join_all` 函数接受任何实现了 `Iterator` trait 的类型,我们在之前的第十三章中学习过它们,所以这正是我们需要的。让我们将 futures 放进一个向量,并将 `join!` 替换为 `join_all`。
文件名:src/main.rs ```rust,ignore,does_not_compile {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-15/src/main.rs:here}} ```
示例 17-15:将匿名 futures 储存在一个向量中并调用 `join_all`
不幸的是这还不能编译。相反我们会得到这个错误: ```text error[E0308]: mismatched types --> src/main.rs:43:37 | 8 | let tx1_fut = async move { | _______________________- 9 | | let vals = vec![ 10 | | String::from("hi"), 11 | | String::from("from"), ... | 19 | | } 20 | | }; | |_________- the expected `async` block 21 | 22 | let rx_fut = async { | ______________________- 23 | | while let Some(value) = rx.recv().await { 24 | | println!("received '{value}'"); 25 | | } 26 | | }; | |_________- the found `async` block ... 43 | let futures = vec![tx1_fut, rx_fut, tx_fut]; | ^^^^^^ expected `async` block, found a different `async` block | = note: expected `async` block `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}` found `async` block `{async block@src/main.rs:22:22: 26:10}` = note: no two async blocks, even if identical, have the same type = help: consider pinning your async block and and casting it to a trait object ``` 这可能有点令人惊讶。毕竟没有一个 future 返回了任何值,所以每个代码块都会产生一个 `Future`。然而,`Future` 是一个 trait,而不是一个具体类型。其具体类型是编译器为各个异步代码块生成的(不同的)数据结构。你不能将两个不同的手写的 struct 放进同一个 `Vec`,同样的原理也适用于编译器生成的不同 struct。 为了使代码能够正常工作,我们需要使用 *trait objects*,正如我们在第十二章的 [“从 `run` 函数中返回错误”][dyn] 中做的那样。(第十八章会详细介绍 trait objects。)使用 trait objects 允许我们将这些类型所产生的不同的匿名 future 视为相同的类型,因为它们都实现了 `Future` trait。 > 注意:在第八章中,我们讨论过另一种将多种类型包含进一个 `Vec` 的方式:使用一个枚举来代表每个可以出现在向量中的不同类型。不过这里我们不能这么做。首先,没有方法来命名这些不同的类型,因为它们是匿名的。其次,我们最开始采用向量和 `join_all` 的原因是为了处理一个直到运行时之前都不知道是什么的 future 的动态集合。 我们以将 `vec!` 中的每个 future 用 `Box::new` 封装来作为开始,如示例 17-16 所示。
文件名:src/main.rs ```rust,ignore,does_not_compile {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-16/src/main.rs:here}} ```
示例 17-16:尝试用 `Box::new` 来对齐 `Vec` 中 future 的类型
不幸的是,代码仍然不能编译。事实上,这里犯了与之前相同的基本错误,不过我们会在第二个和第三个 `Box::new` 调用处得到两个错误,而且还会得到一个提及 `Unpin` trait 的新错误。我们一会再回到 `Unpin` 错误上。首先,让我们通过显式指定 `futures` 的类型来修复 `Box::new` 调用的类型错误:
文件名:src/main.rs ```rust,ignore,does_not_compile {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-17/src/main.rs:here}} ```
示例 17-17:通过使用一个显式类型声明来修复余下的类型不匹配错误
这里必须编写的类型有一点复杂,让我们整体过一遍: - 最内层的类型是 future 本身。 - 接着使用 `dyn` 将 trait 标记为动态的。 - 整个 trait 引用被封装进一个 `Box`。 - 最后,我们显式表明 `futures` 是一个包含这些项的 `Vec`。 这已经有了很大的区别。现在当我们运行编译器时,就只会有提到 `Unpin` 的错误了。虽然这里有三个错误,但请注意它们每个的内容都非常相似。 ```text error[E0277]: `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}` cannot be unpinned --> src/main.rs:46:24 | 46 | trpl::join_all(futures).await; | -------------- ^^^^^^^ the trait `Unpin` is not implemented for `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}`, which is required by `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>: std::future::Future` | | | required by a bound introduced by this call | = note: consider using the `pin!` macro consider using `Box::pin` if you need to access the pinned value outside of the current scope = note: required for `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>` to implement `std::future::Future` note: required by a bound in `join_all` --> /Users/chris/.cargo/registry/src/index.crates.io-6f17d22bba15001f/futures-util-0.3.30/src/future/join_all.rs:105:14 | 102 | pub fn join_all(iter: I) -> JoinAll | -------- required by a bound in this function ... 105 | I::Item: Future, | ^^^^^^ required by this bound in `join_all` error[E0277]: `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}` cannot be unpinned --> src/main.rs:46:9 | 46 | trpl::join_all(futures).await; | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `Unpin` is not implemented for `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}`, which is required by `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>: std::future::Future` | = note: consider using the `pin!` macro consider using `Box::pin` if you need to access the pinned value outside of the current scope = note: required for `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>` to implement `std::future::Future` note: required by a bound in `JoinAll` --> /Users/chris/.cargo/registry/src/index.crates.io-6f17d22bba15001f/futures-util-0.3.30/src/future/join_all.rs:29:8 | 27 | pub struct JoinAll | ------- required by a bound in this struct 28 | where 29 | F: Future, | ^^^^^^ required by this bound in `JoinAll` error[E0277]: `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}` cannot be unpinned --> src/main.rs:46:33 | 46 | trpl::join_all(futures).await; | ^^^^^ the trait `Unpin` is not implemented for `{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}`, which is required by `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>: std::future::Future` | = note: consider using the `pin!` macro consider using `Box::pin` if you need to access the pinned value outside of the current scope = note: required for `Box<{async block@src/main.rs:8:23: 20:10}>` to implement `std::future::Future` note: required by a bound in `JoinAll` --> /Users/chris/.cargo/registry/src/index.crates.io-6f17d22bba15001f/futures-util-0.3.30/src/future/join_all.rs:29:8 | 27 | pub struct JoinAll | ------- required by a bound in this struct 28 | where 29 | F: Future, | ^^^^^^ required by this bound in `JoinAll` Some errors have detailed explanations: E0277, E0308. For more information about an error, try `rustc --explain E0277`. ``` 这里有 *很多* 内容需要分析,所以让我们拆开来看。信息的第一部分告诉我们第一个异步代码块(`src/main.rs:8:23: 20:10`)没有实现 `Unpin` trait,并建议使用 `pin!` 或 `Box::pin` 来修复,在本章的稍后部分我们会深入 `Pin` 和 `Unpin` 的一些更多细节。不过现在我们可以仅仅遵循编译器的建议来解困!在示例 17-18 中,我们以更新 `futures` 的类型声明作为开始,用 `Pin` 来封装每个 `Box`。其次,我们使用 `Box::pin` 来 pin 住 futures 自身。
文件名:src/main.rs ```rust {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-18/src/main.rs:here}} ```
示例 17-18:使用 `Pin` 和 `Box::pin` 来约束 `Vec` 的类型
如果编译并运行代码,我们终于会得到我们期望的输出: ```text received 'hi' received 'more' received 'from' received 'messages' received 'the' received 'for' received 'future' received 'you' ``` (长舒一口气!) 这里还有一些我们可以探索的内容。首先,因为通过 `Box` 来将这些 futures 放到堆上,使用 `Pin>` 会带来少量的额外开销,而我们这么做仅仅是为了对齐它们的类型。毕竟实际上这里并不 *需要* 堆分配:这些 futures 对于这个特定的函数来说是本地的。如上所示,`Pin` 本身是一个封装类型,所以我们可以获得拥有单一类型 `Vec` 的好处(也就是使用 `Box` 的初始原因)而不用堆分配。我们可以通过 `std::pin::pin` 宏来直接对每个 future 使用 `Pin`。 然而,我们仍然必须现实地知道被 pin 住的引用的类型:否则 Rust 仍然不知道如何将它们解释为动态 trait objects,这是将它们放进 `Vec` 所需的。因此我们在定义每个 future 的时候使用 `pin!`,并将 `futures` 定义为一个包含被 pin 住的动态 `Future` 类型的可变引用的 `Vec`,如示例 17-19 所示。
文件名:src/main.rs ```rust {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-19/src/main.rs:here}} ```
示例 17-19:通过 `pin!` 宏来直接使用 `Pin` 以避免不必要的堆分配
目前为止我们一直忽略了可能有不同 `Output` 类型的事实。例如,在示例 17-20 中,匿名 future `a` 实现了 `Future`,匿名 future `b` 实现了 `Future`,而匿名 future `c` 实现了 `Future`。
文件名:src/main.rs ```rust {{#rustdoc_include ../listings/ch17-async-await/listing-17-20/src/main.rs:here}} ```
示例 17-20:三个不同类型的 futures
我们可以使用 `trpl::join!` 来 await 它们,因为它允许你传递多个 future 类型并产生一个这些类型的元组。 [collections]: ch08-01-vectors.html#using-an-enum-to-store-multiple-types [dyn]: ch12-03-improving-error-handling-and-modularity.html [async-program]: ch17-01-futures-and-syntax.html#our-first-async-program