使用 async/await 处理简单异步任务

题目

使用 async/await 处理简单异步任务

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

async/await 基本用法, Future trait 理解, tokio 运行时基础

快速回答

在 Rust 中处理异步任务的基本步骤：

• 使用 async 关键字定义异步函数
• 在函数内部用 await 等待其他异步操作完成
• 使用 #[tokio::main] 属性标记主函数
• 通过运行时（如 tokio）执行异步函数

示例核心代码：

#[tokio::main]
async fn main() {
    let result = fetch_data().await;
    println!("{}", result);
}

async fn fetch_data() -> String {
    "Data loaded".to_string()
}

原理说明

Rust 的异步编程基于 Future trait：

• async fn 会返回一个实现了 Future trait 的类型
• .await 会暂停当前任务直到 Future 完成（非阻塞）
• 需要运行时（如 tokio）来驱动 Future 的执行

完整代码示例

// 1. 添加依赖到 Cargo.toml
// [dependencies]
// tokio = { version = "1", features = ["full"] }

// 2. 示例代码
use std::time::Duration;

#[tokio::main]  // 创建tokio运行时
async fn main() {
    println!("程序开始");

    // 启动异步任务
    let task = tokio::spawn(async {
        println!("子任务开始");
        tokio::time::sleep(Duration::from_secs(1)).await;
        println!("子任务完成");
    });

    // 并行执行其他操作
    fetch_data().await;

    // 等待任务完成
    task.await.unwrap();
    println!("程序结束");
}

// 异步函数定义
async fn fetch_data() -> String {
    tokio::time::sleep(Duration::from_millis(500)).await;
    println!("数据获取完成");
    "Sample data".to_string()
}

最佳实践

• 使用 #[tokio::main] 简化运行时启动
• 用 tokio::spawn 创建并发任务
• 避免在异步函数中执行长时间阻塞操作（应使用 tokio::time::sleep 而非 std::thread::sleep）
• 使用 async/await 代替直接操作 Future trait

常见错误

• 忘记添加 await 导致异步操作未执行
• 在非异步函数中使用 .await
• 未配置运行时（如缺少 #[tokio::main]）
• 混淆 std::thread::sleep（阻塞线程）和 tokio::time::sleep（异步等待）

扩展知识

• Future 状态机：编译器将 async 代码转换为状态机
• 运行时选择：tokio 是最常用运行时，另有 async-std、smol 等
• 执行器(Executor)：负责调度和执行 Future
• Waker 机制：当 Future 可继续执行时通过 Waker 通知执行器