Rust 异步编程入门

理解 async/await 语法和 Future trait 实现并发的基本方法 · 难度：入门 · +15XP

异步编程概念

Rust 的异步编程基于 Future trait，允许在等待 I/O 操作时暂停当前任务，让出线程执行其他任务，实现高效并发。

async/await 语法

async fn 定义一个返回 Future 的异步函数：

use std::time::Duration;
async fn do_something() -> String {
    // 模拟异步操作（如网络请求）
    tokio::time::sleep(Duration::from_secs(1)).await;
    "完成".to_string()
}
#[tokio::main]
async fn main() {
    let result = do_something().await;
    println!("{}", result);
}

Future trait

Future trait 的核心是 poll 方法，返回 Poll<T> 枚举：

use std::task::{Context, Poll};
use std::pin::Pin;

struct MyFuture {
    ready: bool,
    value: i32,
}
impl Future for MyFuture {
    type Output = i32;
    
    fn poll(self: Pin<&mut Self>, _cx: &mut Context<'_>) -> Poll<i32> {
        if self.ready {
            Poll::Ready(self.value)
        } else {
            Poll::Pending
        }
    }
}

运行时与执行器

异步代码需要运行时驱动，常用运行时：

• Tokio：功能最全，支持网络、文件等
• async-std：API 接近标准库
• smol：轻量级运行时

组合多个 Future

使用 join! 宏同时等待多个 Future：

use tokio::join;

async fn task1() { /* ... */ }
async fn task2() { /* ... */ }
#[tokio::main]
async fn main() {
    join!(task1(), task2()); // 并发执行
}

练习提示： 编写两个异步函数，分别模拟下载图片和处理数据，使用 join! 让它们同时运行，并收集结果。