13、Rust 异步编程全解析

Rust 异步编程全解析

1. 异步编程概述

异步编程是与同步编程相对的概念。简单来说，异步操作在后台执行，程序不会等待其完成，而是直接执行下一行代码。要理解 Rust 中的异步编程，我们首先需要了解同步编程模型。

计算机运行速度极快，但大部分时间都在等待，如等待网络数据包、鼠标移动、磁盘写入完成等。CPU 利用率通常处于较低水平。

2. 同步接口

同步接口使程序（或程序中的单个线程）一次只能执行一个操作，每个操作都要等待前一个同步操作完成才能开始。大多数常见接口都是同步的，调用它们后，程序会等待操作完成后再继续执行。

同步接口隐藏了等待过程，应用程序调用一个函数（如 “将这些字节写入文件”），一段时间后函数完成，下一行代码继续执行。实际上，操作系统会将写操作排队，然后让应用程序休眠，直到磁盘完成写入。

这种顺序执行的接口也被称为阻塞接口，因为操作必须等待外部事件发生才能继续，这会阻塞后续执行。同步接口易于使用和理解，但程序一次只能做一件事。例如，若要同时等待用户输入和网络数据包，除非操作系统提供特定操作，否则无法实现。而且，在磁盘写入文件时，程序无法执行其他有用工作。

3. 多线程

多线程是实现并发执行的常见方法。在多线程程序中，每个线程负责执行独立的阻塞操作序列，操作系统在这些线程之间进行调度。如果一个线程阻塞，另一个可执行的线程会继续运行。

线程之间通常使用锁或通道等同步原语进行通信和协调。例如，可以有一个线程等待用户输入，一个线程等待网络数据包，另一个线程等待前两个线程在共享通道上发送消息。

多线程结合阻塞接口可以实现很多功能