Rust futures: async fn 中的 thread::sleep 和阻塞调用
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Rust futures: async fn 中的 thread::sleep 和阻塞调用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
原文：Rust futures: thread::sleep and blocking calls inside async fn
URL: https://blog.hwc.io/posts/rust-futures-threadsleep-and-blocking-calls-inside-async-fn/
近来，关于 Rust 的futures和async/await如何工作（“blockers”，哈哈），我看到存在一些普遍的误解。很多新用户为async/await带来的重大改进而感到兴奋，但是却被一些基本问题所困扰。即使有了async/await，并发依然很难。文档还在进一步充实，阻塞/非阻塞之间的交互很棘手。希望本文对你有所帮助。
（本篇主要是关于特定的痛点；有关 Rust 中的异步编程的概述，请转至本书）
TLDR（Too Long Didn't Read）：小心在async fn中使用昂贵的阻塞调用！如果不确定， 鉴于 Rust std库中几乎所有都是阻塞的，所以就要注意哪些调用是耗时的！
虽然我认为任何人都可能犯这个错误（在引入足够的负载来显著地阻塞线程之前，往往察觉不到），但是初学者尤为如此。下面的场景可能有点冗长，但我认为有必要展示一下在async fn中实现阻塞调用是多么容易。
不要用 std::thread::sleep sleep
在研究了一个简单的示例之后，Rust 异步新手可能要做的第一件事就是去验证程序真正实现了异步。因此，我们使用 Rust 异步书籍中的示例：
use futures::join;async fn get_book_and_music() -> (Book, Music) {let book_fut = get_book();let music_fut = get_music();join!(book_fut, music_fut)}
复制代码
即使你在 get_book 和 get_music 内部打日志，也无法通过简单的方式来判断它们是同时运行的，因为任何一次运行都可能产生恰好与代码顺序匹配的输出。你必须多次运行该程序，才能查看日志记录顺序是否可以翻转（如果不翻转怎么办？）。
如果想看到 get_book 和 get_music 是 100％同时运行，你可能会想到记录它们的开始时间，并查看开始时间是否相同。但是，等等，如果开始时间仍然是串行的，但 fn 运行得如此之快，看起来仍然像是并发该怎么办？
引入一个延迟！比如（清楚起见，使用伪码）：
async fn get_book() {println!("book start: time {}", current_time());std::thread::sleep(one_second);println!("book end: time {}", current_time());}
复制代码
在 get_book 和 get_music 内部延迟 1 秒，我们希望，如果是并发的话，则会看到以下的输出：
book start: time 0.00
music start: time 0.00
book end: time 1.00
music start: time 1.00
如果是串行，我们预期是：
book start: time 0.00
book end: time 1.00
music start: time 1.00
music end: time 2.00
你认为会发生什么， 串行或并发？
你已经读了这篇文章的标题，可能会猜到 get_book 和 get_music 是按顺序执行的。但为什么！？异步 fn 中的所有内容不是都应该同时运行吗？
在继续解释之前，可以看个问题已经多次被问到：
reddit 1 reddit 2 reddit 3 stackoverflow 1
因此，如果你也犯了这个错误，不用担心，其他许多人也有同样的经历。
什么搞错了？为什么 async 不行？
我不会在这里深入讨论futures和async/await（本书是一个很好的起点）。我只想指出造成困惑的两个可能的根源：
std::thread::sleep 会阻塞？
对于新手来说，std::thread::sleep会造成阻塞可能并不是显而易见的。尽管事后看起来很明显，但是当尝试掌握全新的程序执行范式时，却很容易忽略。
即使你大致了解并发，也可能不知道thread::sleep是具体如何实现的。一些上层推理加上一些示例（例如上述）可能会帮助你理解。但是文档中并没有明说“此调用是阻塞的，你不应该在异步上下文中使用它”，并且非系统程序员可能不会过多地考虑“将当前线程置于睡眠状态”。
（具有讽刺意味的是，如果人们的异步编程的心智模型是让Future进入“睡眠”状态从而得以让其他工作发生，那么thread::sleep可能会特别令人困惑）。
async 可以做什么？
但是有些人可能会说：“如果thread::sleep阻塞了怎么办？不是把它放在async fn中就好了吗？”
为了理解那些在线讨论，（就要知道）他们的想法是以为async可以使代码块或函数内部的所有内容异步。
首先，我想说这是有意义的；async/await存在的部分原因是它使每个人都容易进行异步操作。而且，如果你从较高的层次上理解了并发模型（事件循环，通常是尝试不阻塞线程），那么可能没有特定的理由导致async不能仅仅通过使事物定义为异步来起作用。那绝对是最简单，最符合人体工程学的方式。
不幸的是，这不是 Rust 的async范式的工作方式。async功能很强大，但从本质上讲，它只是提供了一种更好的处理Futures 的方法。而且Future不只是自动将阻塞调用移到一边以允许完成其他工作；它要结合使用具备轮询和异步运行时这种完全独立的系统，才能进行异步舞蹈。在该系统内进行的任何阻塞调用仍将处于阻塞状态。
这可能会造成一些困惑，因为async/await允许我们编写看起来更像常规（阻塞）代码的代码。那就是async/await的await部分进入的地方。当你在async块中awaitfuture 时，它能够将自己安排在线程外并为其他任务让路。阻塞代码可能看起来很相似，但是由于它不是 future，所以无法await，也无法为其他任务腾出空间。
因此，下面不会阻塞，但是await可以让你编写看起来与阻塞调用非常相似的代码：
async {let f = get_file_async().await;let resp = fetch_api_async().await;}
复制代码
下面在每行调用时阻塞：
async {let f = get_file_blocking();let resp = fetch_api_blocking();}
复制代码
下面将不能通过编译：
async {let f = get_file_blocking().await;let resp = fetch_api_blocking().await;}
复制代码
在这里什么也没有发生（您必须在async内部awaitfutures！）:
async {let f = get_file_async();let resp = fetch_api_async();}
复制代码
总的来说，最好将async视为允许在函数或块中 await 的东西，但实际上并不会使任何东西异步。
如何不阻塞
如果想要异步 fn 取消阻塞该怎么办？
你可以找到一个异步替代方案：当thread::sleep阻塞时，你可以使用它们（取决于你选择的运行时生态系统）：
tokio和async_std都为其他阻塞操作（例如文件系统和 tcp 流访问）提供了异步替代方法。
另一个选择是将阻塞调用移到另一个线程。
这要求你的运行时具有专用于卸载阻塞调用的机制（例如线程池）。
我还提出了一些问题，试图防止其他人陷入这个陷阱：
以上是关于Rust futures: async fn 中的 thread::sleep 和阻塞调用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Rust定时组件async-rs / futures-timer实现原理