听GPT 讲Rust Tokio源代码(6)

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File: tokio/tokio/src/io/util/shutdown.rs

在tokio源代码中，tokio/src/io/util/shutdown.rs文件的作用是提供了一种优雅的方式来关闭异步I/O操作。

该文件中的Shutdown<'a>结构体定义了一个包装关于AsyncRead或AsyncWrite的流并且将其关闭的实现。它提供了以下主要功能：

  1. Shutdown结构体实现了 AsyncRead和 AsyncWrite trait，从而可以对实现了这些trait的类型进行关闭操作。
  2. Shutdown::new()方法用于创建一个新的 Shutdown实例，接受一个 &'a mut T参数，其中 T是要关闭的 AsyncRead或 AsyncWrite的实例。
  3. Shutdown::poll_shutdown()方法用于触发关闭操作。它会首先将底层的I/O流进行 poll_flush()操作，以确保所有缓冲数据都被写入。然后，它会调用底层 AsyncRead或 AsyncWrite的 poll_close()方法，来关闭底层流。该方法返回 Poll::Ready(Ok(()))表示关闭操作已成功完成。

另外，Shutdown<'a>结构体还与其他结构体和trait进行了交互，其中一些重要的结构体包括：

  1. &'a mut T：表示底层的 AsyncRead或 AsyncWrite的实例。通过 Shutdown::new()方法传递给 Shutdown实例。
  2. State<T>：表示关闭操作的状态。存储了底层流的引用，以及一个 Flush<T>实例，负责执行刷新操作的状态。 State结构体实现了 Future trait。
  3. Flush<T>：表示刷新操作的状态。存储了底层流的引用。该结构体实现了 Future trait。

这些结构体的相互作用和实现方式，提供了一种优雅的方式来关闭异步I/O操作，并确保在关闭前已刷新所有数据。

File: tokio/tokio/src/io/util/read_until.rs

在tokio的源代码中，tokio/src/io/util/read_until.rs文件是用于读取数据直到遇到指定分隔符的操作。该文件是tokio库中实现了ReadUntil trait的具体实现。

ReadUntil trait是tokio库中的一个异步读取数据的trait，它定义了read_until方法，该方法用于从实现了AsyncRead trait的类型中异步读取数据，并在遇到指定的分隔符时停止读取。

ReadUntil trait的具体实现位于ReadUntil struct中。ReadUntil struct定义了一个异步read_until方法，该方法接受一个实现了AsyncRead trait的类型和一个u8类型的分隔符作为参数，返回一个包含读取数据的future。

IntoInner结构体是一个为ReadUntil结构体定义的辅助结构体。它负责将ReadUntil包装的AsyncRead类型恢复为原始类型。

ReadUntil<'a, R>是一个异步读取数据的包装器，其中'a代表的是它的生命周期参数。它实现了AsyncRead trait，可以用于在tokio运行时中进行异步读取数据操作。一般情况下，需要将要读取的数据和一个分隔符传递给ReadUntil结构体的构造函数，然后使用AsyncRead trait提供的方法进行异步读取。

File: tokio/tokio/src/io/util/write_vectored.rs

在tokio源代码中，tokio/tokio/src/io/util/write_vectored.rs文件的作用是提供了一个用于Write trait 的辅助结构WriteVectored，用于对多个向量进行写入操作。

在这个文件中，有以下几个相关的结构体：

  1. WriteVectored<'a, W: ?Sized>

    • 该结构体在实现了 Write trait 的类型上提供了对向量写入的功能。
    • 'a是一个生命周期参数，表示其引用的数据的生命周期。
    • W: ?Sized表示泛型类型参数 W可以是任意大小的类型。

  2. WriteVectored<'a, W: ?Sized>::buffer

    • 这是一个简单的封装类型，用于表示向量写入的缓冲区。

  3. WriteVectored<'a, W: ?Sized>::_Marker

    • 这是一个私有的标记类型，用于辅助泛型编程。

这个文件的主要作用是为了提供一种高效的方式来在实现了Write trait 的类型上执行向量写入操作。在编写高性能的IO操作时，使用向量写入可以避免对数据的多次复制，提高写入操作的效率。

基于WriteVectored结构体的原理，tokio库能够通过不同的底层实现来透明地提供向量写入功能。这种设计使得tokio用户能够方便地利用底层的向量写入接口来提高IO操作的性能。

总结：在tokio源代码中，tokio/tokio/src/io/util/write_vectored.rs文件提供了一个用于Write trait 的辅助结构WriteVectored，用于实现向量写入操作。这个结构体允许用户在实现了Write trait 的类型上高效地进行向量写入，提高IO操作的性能。

File: tokio/tokio/src/io/util/copy_bidirectional.rs

在tokio源代码中，tokio/tokio/src/io/util/copy_bidirectional.rs这个文件的作用是实现了一个双向拷贝的工具函数。它允许将数据从一个源（Read）流复制到一个目标（Write）流，并且同时将数据从目标流复制回源流。

该文件中的主要结构是CopyBidirectional，它是一个实现了Future trait的结构。CopyBidirectional包含了源（Read）流和目标（Write）流的句柄，以及一些内部状态和配置。

在CopyBidirectional实现中，流的拷贝是通过一个无限循环来实现的。每个循环迭代，它会首先试图从源流读取数据，并将读取的数据写入目标流。然后再试图从目标流读取数据，并将读取的数据写回源流。这样就实现了双向的数据流动。如果读取或写入操作遇到阻塞，CopyBidirectional就会暂停并等待。一旦读取和写入操作都完成，CopyBidirectional就可以顺利的继续下一个循环迭代。

TransferState是一个枚举类型，它定义了拷贝状态的几个可能取值。这些状态是：

  • AwaitingTransfer：表示拷贝操作正在等待进行，还没有开始。
  • Reading：表示正在从源流读取数据。
  • Writing：表示正在将数据写入目标流。
  • Done：表示拷贝操作已经完成。

通过使用TransferState，CopyBidirectional能够跟踪和管理拷贝的状态，以便在每个循环迭代中正确地处理读取和写入操作，并正确地转换状态。

总之，tokio/tokio/src/io/util/copy_bidirectional.rs这个文件实现了一个双向拷贝的工具函数，通过无限循环将数据从源流复制到目标流，并且同时将数据从目标流复制回源流。TransferState枚举类型用于追踪和管理拷贝的状态。

File: tokio/tokio/src/io/util/async_read_ext.rs

在Tokio源代码中，tokio/tokio/src/io/util/async_read_ext.rs这个文件的作用是提供了一组扩展方法（extension methods），用于对实现了AsyncRead trait的类型进行扩展。

AsyncReadExt这个trait是Tokio提供的扩展trait之一，它定义了一些可以在异步读取操作上使用的扩展方法。这些方法提供了各种读取和处理数据的功能，使得在异步环境下更加方便。

具体来说，AsyncReadExt这个trait提供了以下方法：

  1. read方法：用于从 AsyncRead类型中读取数据并存储到指定的缓冲区中。
  2. read_exact方法：从 AsyncRead类型中读取指定数量的数据，并确保读取到指定数量的数据才返回。
  3. peek方法：预览 AsyncRead类型中的数据，但不会移动读取指针。
  4. read_to_end方法：连续读取 AsyncRead类型中所有的数据并存储到指定的缓冲区中。
  5. read_to_string方法：连续读取 AsyncRead类型中的数据并存储为字符串。
  6. take方法：创建一个新的 AsyncRead类型，其读取操作被限制在指定的字节数范围内。
  7. read_buf方法：从 AsyncRead类型中读取数据并存储到指定的缓冲区中，使用了 Buf trait来避免了临时的中间缓冲区分配。

通过使用这些扩展方法，开发者可以在异步环境中更加方便地进行读取操作，而无需手动编写复杂的异步读取逻辑。

除了AsyncReadExt，Tokio还提供了其他一些类似的扩展trait，如AsyncWriteExt、AsyncBufReadExt等，它们提供了类似的功能，但用于扩展不同的操作类型。这些扩展trait旨在简化使用Tokio进行异步编程的过程，并提供更高级别的抽象来处理底层的异步操作。

File: tokio/tokio/src/io/util/repeat.rs

在tokio源代码中，tokio/tokio/src/io/util/repeat.rs文件用于创建可重复发送数据的工具。该文件定义了一个名为Repeat的结构体、一个名为RepeatForever的结构体以及一些与其相关的Trait和实现。

Repeat结构体是一个包装器，它接收一个初始数据，并可以重复地返回该数据的拷贝。通过实现Read trait，它可以被用作Read trait的实现，从而可以像读取文件一样读取重复数据。

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