[!info] 关联笔记

• 所属 MOC：并发与异步 · 学习路线
• 前置概念：Trait、错误处理、线程
• 后续概念：Tokio、并发模式
• 容易混淆：OS 线程并行

Rust async/await

这个概念为什么出现

高并发 I/O 若一连接一线程成本高。
Rust 的 async/await 提供零成本风格的异步语法：async fn 变成实现 Future 的状态机，由运行时轮询。

[!abstract] 一句话理解 async fn 返回 impl Future；.await 在 Future 未就绪时让出执行；没有执行器，Future 不会自己跑起来。

最小可运行示例

场景：可组合的异步“假 I/O”——顺序等待两个步骤

无引入第三方运行时的情况下，用标准库手动 poll 不现实写长文；此处用语法形态 + 同步对照说明概念，并在注释中标明生产用 Tokio。

// 业务意图：表达“先校验、再计费”两步异步流程的代码形状。
// 教学点：async fn 返回 Future；需要执行器才能运行。
// 注意：本示例在 stable 上若无执行器，仅展示函数形态，不直接在 main await。

async fn validate_order(id: u64) -> Result<(), String> {
    if id == 0 {
        return Err("bad id".into());
    }
    Ok(())
}

async fn charge(id: u64) -> Result<u32, String> {
    let _ = validate_order(id).await?;
    Ok(100) // 金额分
}

// 生产环境：
// #[tokio::main]
// async fn main() { charge(1).await.unwrap(); }
fn main() {
    println!("async functions compile to futures; run them with an executor (e.g. Tokio)");
    let _future = charge(1); // 创建 Future 但未驱动
}

建议运行：cargo run

期望输出：

async functions compile to futures; run them with an executor (e.g. Tokio)

结合场景再看三个关注点

1. Future 惰性：创建 ≠ 执行
2. .await 只在 async 上下文
3. 错误用 Result + ? 同样适用

核心概念与准确模型

• Future：poll → Pending/Ready
• 执行器/反应器：调度与 I/O 事件
• Pin：自引用状态机安全
• 取消：通常 drop Future

async 是并发模型，不等于多线程并行；可与多线程运行时组合。

设计动机

• 语言级 async 语法
• 与所有权/借用兼容
• 生态可插拔运行时（Tokio、async-std 等）

边界与误区

• 在 async 中阻塞会卡住工作线程
• 不要 std::thread::sleep 代替 tokio::time::sleep
• async trait 历史演进（RPITIT/async fn in trait 等按版本）

[!warning] 常见误区：认为 async fn 会自动并行 顺序 .await 是串行；并行要用 join!/spawn。

工程实践

1. I/O 密集服务用 async 运行时
2. CPU 密集放到 spawn_blocking 或独立线程池
3. 统一错误与超时
4. 取消与优雅关闭一起设计

本节总结

• Future + 执行器
• await 协作式
• 生态运行时承接工程细节

自测题

1. 为什么 main 不能直接 .await？
2. Future 被 drop 意味着什么？

参考答案

1. main 默认不是 async 上下文，且需要执行器。
2. 取消/停止该异步计算（需库支持协作点）。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
The Async Book	官方社区书	async 模型
std::future::Future	标准库	Future
Tokio tutorial	生态	实践