引言
大家好！今天我们来深入探讨 Rust 中的异步 IO 编程。异步 IO 是现代高性能网络编程的基石，理解它对于开发高性能 Rust 应用至关重要。本文将通过实例，由浅入深地带你掌握 Rust 异步 IO 的核心概念。
从同步到异步：一个简单的服务器示例
让我们先从一个基础的 TCP 服务器开始：
// 一个简单的 TCP 服务器
fn main() -> io::Result<()> {
// 监听所有网络接口的 8000 端口
let listener = TcpListener::bind("0.0.0.0:8000")?;
let mut n = 1;
loop {
// 接受新的连接
let (mut socket, _) = listener.accept()?;
// 发送起始消息
let start_msg = format!("start {n}\n");
socket.write_all(start_msg.as_bytes())?;
// 模拟处理时间
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
// 发送结束消息
let end_msg = format!("end {n}\n");
socket.write_all(end_msg.as_bytes())?;
n += 1;
}
}
这个服务器虽然简单，但存在一个明显的问题：它一次只能处理一个客户端请求。当有多个客户端同时连接时，后面的客户端需要等待前面的处理完成。
使用线程优化服务器
为了支持并发处理，我们可以为每个连接创建一个新线程：
fn one_response(mut socket: TcpStream, n: u64) -> io::Result<()> {
// 处理单个连接的逻辑
let start_msg = format!("start {n}\n");
socket.write_all(start_msg.as_bytes())?;
thread::sleep(Duration::from_secs(1));
let end_msg = format!("end {n}\n");
socket.write_all(end_msg.as_bytes())?;
Ok(())
}
fn server_main(listener: TcpListener) -> io::Result<()> {
let mut n = 1;
loop {
let (socket, _) = listener.accept()?;
// 为每个连接创建新线程
thread::spawn(move || one_response(socket, n).unwrap());
n += 1;
}
}
迁移到异步 IO
最后，让我们看看如何将服务器改造为异步版本：
async fn accept(listener: &mut TcpListener) -> io::Result<(TcpStream, SocketAddr)> {
std::future::poll_fn(|context| match listener.accept() {
Ok((stream, addr)) => {
// 设置为非阻塞模式
stream.set_nonblocking(true)?;
Poll::Ready(Ok((stream, addr)))
}
Err(e) if e.kind() == io::ErrorKind::WouldBlock => {
context.waker().wake_by_ref();
Poll::Pending
}
Err(e) => Poll::Ready(Err(e)),
})
.await
}
async fn one_response(mut socket: TcpStream, n: u64) -> io::Result<()> {
let start_msg = format!("start {n}\n");
write_all(start_msg.as_bytes(), &mut socket).await?;
sleep(Duration::from_secs(1)).await;
let end_msg = format!("end {n}\n");
write_all(end_msg.as_bytes(), &mut socket).await?;
Ok(())
}
总结
通过本文，我们学习了：
基本的同步 TCP 服务器实现 使用线程实现并发处理 异步 IO 的基本概念和实现方式
异步 IO 虽然实现起来较为复杂，但能够提供更好的性能和资源利用率。在实际开发中，我们通常会使用 Tokio 这样的异步运行时，它为我们处理了大部分底层细节。
参考文章
Async Rust Part Three: IO：https://jacko.io/async_io.html Rust 官方文档：https://doc.rust-lang.org/book/ch20-00-final-project-a-web-server.html
书籍推荐
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