Rust入门之并发编程基础（三）

Rust入门之并发编程基础（三）

题记：6月底7月初，结束北京的工作生活回到二线省会城市发展了，鸽了较久了，要继续坚持学习Rust，坚持写博客。

背景

我们平时使用计算机完成某项工作的时候，往往可以同时执行多个任务，比如可以编程的时候同时播放音乐，就算是单核CPU也是如此。这是因为现代计算机操作系统会使用**“中断机制”**来执行任务，任务可以分为：

• “CPU 密集型“或者“计算密集型”
• ”IO 密集型“

根据这两种类型，又可以有针对性的利用操作系统的”中断机制“提供计算机同时执行多任务的效率。大多数函数调用都是会发生阻塞的，等待当前执行完成才会继续执行后续的动作，如果在一个程序中有多个任务，多个任务中某些任务阻塞时可以不影响其他任务执行，也就是异步执行多个任务，这样效率就会提高很多了。多线程异步执行程序就显得尤为重要了。

讨论一下并发和并行

比如给员工分配任务，如果分配给一个员工多个任务，这个员工在任务一个任务完成前同时处理多个任务，这就类似计算机操作系统的中断机制，这就是并发。

当将多个任务在多个员工中分配执行，每个员工分配一个任务并单独处理它，这就是并行。每个组员可以真正的同时进行工作。

如果一个任务执行必须依赖另一个任务，那么任务之间必须串行的执行，一个处理了再处理下一个任务。并行和并发也会发生相互交叉（阻塞）如果某个程序中的某几个任务的并发执行都需要等待另一个任务的完成，可能就会集中时间做这个任务，那么就都无法并行工作了。

并发 VS 并行

特征	并发	并行	串行
执行方式	任务交替执行	任务同时执行	顺序执行
类比模型	单员工轮流处理多个任务	多员工各处理单个任务	单任务完成后才能开始下一个
资源需求	单核或多核	多核必需	单核或多核
执行时机	任务可能重叠	任务真正同时	任务顺序执行

同样的基础动作也作用于软件和硬件。在单核CPU的计算机上，CPU一次只能执行一个操作，不过它仍然是并发工作，借助像线程，进程和异步（async）等工具，计算机可以暂停一个活动，并在最终切换回第一个活动执行之前切换到其它活动。在一个多核CPU的计算机上，它也可以并行工作，一个核心执行一个任务，同时另一个核心可以执行其他不相关的工作，而且这些工作实际上是同时发生的。

Rust 异步编程主要处理并发性，取决于硬件、操作系统和所使用的异步运行时（async runtime），并发也有可能在底层使用了并行。下面将详细的讨论Rust 异步编程是如何工作的。

Rust 异步编程的核心组件：future、async、await

Rust 异步编程的三个重要关键元素：

1. futures
2. async 关键字
3. await 关键字

future 是一个现在还没准备好，未来会返回结果的一个值。类似Java 语言中也有类似的Future概念。Rust提供了 Future trait 作为基础组件。

async 关键字可以用于代码块或函数，表明它们可以被中断或恢复。在一个async 块或者 async 函数中，可以使用 await 关键字来等待一个 future 准备就绪，这个过程称之为等待一个 future。每一个等待future 的地方都可能是一个async 块或async函数中断并随后恢复的点。检查一个future 并查看其值是否准备就绪的过程被称之为轮询（polling）。

future 的特点：

• Rust编译器将 async/await 代码转换为使用 Future trait 的等效代码
  • 类似 for 循环被转换为使用 Iterator trait
• 开发者可以为自定义数据类型实现 Future trait
  • 提供统一的接口但允许实现不同的异步操作实现

Rust 官方为了大家学习实验异步操作，创建了一个 trpl crate（trpl 是 “The Rust Programming Language” 的缩写）。它重导出了你需要的所有类型、traits 和函数，它们主要来自于 futures 和 tokio crates。

• futures crate 是一个 Rust 异步代码实验的官方仓库，也正是 Future 最初设计的地方。
• Tokio 是目前 Rust 中应用最广泛的异步运行时（async runtime），特别是（但不仅是！）web 应用。这里还有其他优秀的运行时，它们可能更适合你的需求。我们在 trpl 的底层使用 Tokio 是因为它经过了充分测试且广泛使用。

接下来上代码，利用 trpl 提供的多种组件来编写第一个异步程序。我们构建了一个小的命令行工具来抓取两个网页，拉取各自的