Rust 異步狀態機

這篇文章通過一個簡單的例子，介紹一下 Rust 編譯器爲 async/await 生成的狀態機。

Future 狀態機的簡單概述如下圖：

在下面的代碼示例中，我們創建了一個頂層的 future：fut_top，它依賴於 FakeFuture 對象：fake。我們只是簡單地使用 poll 方法來驅動 fut_top 直到完成。另外，需要在 Cargo.toml 文件中引入依賴庫：

[dependencies]
futures = "0.3.1"

use futures::{
    task::{waker_ref, ArcWake}, // to create `context` from type implements ArcWake trait
    FutureExt,                  // to use `Future::boxed` method
};
use std::{
    future::Future,
    sync::Arc,
    task::{Context, Poll},
};
async fn fut_top() {
    println!("poll top future");
    let fake = FakeFuture;
    fake.await;
}
struct FakeFuture;
impl Future for FakeFuture {
    type Output = ();
    fn poll(self: std::pin::Pin<&mut Self>, _: &mut std::task::Context<'_>) -> std::task::Poll<Self::Output> {
        static mut SWITCH: bool = false;
        println!("poll fake future");
        unsafe {
            if !SWITCH {
                SWITCH = true;
                return Poll::Pending;
            }
        }
        Poll::Ready(())
    }
}
fn run(f: impl Future<Output = ()> + Send + 'static) {
    struct DummyTask;
    impl ArcWake for DummyTask {
        fn wake_by_ref(_arc_self: &Arc<Self>) {
            todo!()
        }
    }
    let task = Arc::new(DummyTask);
    let waker = waker_ref(&task);
    let context = &mut Context::from_waker(&*waker);
    let mut f = f.boxed();
    while f.as_mut().poll(context).is_pending() {
        println!("pending...");
    }
}
fn main() {
    let f = fut_top();
    println!("start to drive future!");
    run(f);
    println!("future completed!");
}

fut_top() 函數簽名前加入 async，編譯器會自動實現的 future trait，生成狀態機。當且僅當 fut_top 所依賴的 future 完成時，狀態纔是 "Poll::Ready"。從執行者的角度看 "fut_top" 是一個任務，任務是已經提交給執行者執行的頂層 future。

"fut_top" 生成的狀態機將依賴於 "fake" 的未來狀態，當我們 poll “fut_top” 時，它會 poll “fake” 的 future。

在 unsafe 語法塊中，我們只演示返回的狀態是如何影響狀態機的，實際上，它是由 “context” 管理的，例如 x.waker().wake_by_ref()。

爲了完成 future，我們只需要調用 “poll”。但是，爲了滿足 "poll" 接口，我們需要創建一個 "context" 對象。在這裏我們需要模擬一個 context 對象，所以需要創建一個 Dummy Task 類型，並從它創建一個 context 對象。

運行 cargo run 輸出：

start to drive future!
poll top future
poll fake future
pending...
poll fake future
future completed!

本文翻譯自：

https://medium.com/@gftea/async-state-machine-in-rust-e8d46af52532

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/aIpcBw6Anz4V5fLc1sOhlA