2019年底，Rust正式支持async/await语法，完成了Rust协程拼图的最后一块，让异步代码可以像Go一样简洁地写出来。不过对于程序员来说，了解async/await的实现原理还是很有必要的。async简单地说，async语法生成一个实现Future的对象。以下异步函数：asyncfnfoo()->{...}async关键字修改函数的原型以返回Future特征对象。然后将执行结果包装在一个新的future中返回，大致相当于：fnfoo()->implFuture{async{...}}更重要的是，异步代码块会实现a包装生成器的匿名Future特征对象。即一个实现了Future的Generator。Generator其实就是一个状态机。使用.await，每次async代码块中返回Poll::Pending时，都会调用generatoryield放弃执行权。一旦恢复执行，生成器resume将继续执行流程的其余部分。下面是这个状态机Future的代码：pubconstfnfrom_generator(gen:T)->implFuturewhereT:Generator,{structGenFuture>(T);impl>!UnpinforGenFuture{}impl>FutureforGenFuture{typeOutput=T::返回;fnpoll(self:Pin<&mutSelf>,cx:&mutContext<'_>)->Poll{letgen=unsafe{Pin::map_unchecked_mut(self,|s|&muts.0)};matchgen.resume(ResumeTy(NonNull::from(cx).cast::>())){GeneratorState::Yielded(())=>Poll::Pending,//当代码不能继续执行，放弃控制，返回Pending，等待唤醒GeneratorState::Complete(x)=>Poll::Ready(x),//执行完成}}}GenFuture(gen)}你可以看到这个一个特殊的Future通过Generator运行。每次gen.resume()都会依次执行asyncblock中的代码，直到遇到yield。async块中的.await语句在无法立即完成时会调用yield交出控制权，等待下一次resume。而当所有的代码都执行完，也就是状态机进入Complete，asyncblock返回Poll::Ready，也就是Future执行完成。await每个await本身就像一个执行器，循环查询Future的状态。如果返回Pending，则yield，否则退出循环，结束当前Future。代码逻辑大致如下：loop{matchsome_future.poll(){Pending=>yield,Ready(x)=>break}}为了更好的理解async/await的原理，我们看一个简单的例子：asyncfnfoo(){do_something_1();some_future.await;do_something_2();}async修饰的异步函数foo被重写为一个Generator状态机驱动的Future，里面有一个some_future.await，穿插do_something_x()等其他操作。执行foo().await时，先完成do_something_1()，然后执行some_future.await。如果some_future返回Pending，这个Pending转为yield，所以顶层的foo()也暂时返回Pending。下次唤醒后，foo()调用resume()继续轮询some_future，如果some_future返回Ready，说明some_future.await完成，则foo()开始执行do_something_2()。这里的重点是，因为有状态机的控制，当foo()再次被唤醒时，do_something_1()不会重复执行，而是会从上次yield的地方继续执行some_future.await，相当于完成了一次任务切换，这就是stackless协程的工作方式。总结async/await通过一个状态机来控制代码的流向，配合Executor完成协程的切换。之后写异步代码就不需要手动写Future和它的poll方法了，尤其是异步逻辑的状态机也由async自动生成，大大简化了程序员的工作。虽然async/await出现的时间并不长，但纯粹使用async/await编写的代码目前还不是主流，但我们可以乐观地期待未来会有更多的项目使用这种新语法。参考Futuresin200LinesofRust作者：谢景伟，人称“刀哥”，20年IT老兵，数据通信网络专家，电信网络架构师，现任Netwarps开发总监。刀哥在操作系统、网络编程、高并发、高吞吐量、高可用等领域有多年的实践经验，对网络和编程方面的新技术有着浓厚的兴趣。深圳市网华科技有限公司（Netwarps），专注于互联网安全存储领域的技术研发与应用，是一家先进的安全存储基础设施提供商。其主要产品包括去中心化文件系统（DFS）、企业联盟链平台（EAC）、区块链操作系统（BOS）。微信公众号：网华
