Rust异步编程快速上手 async/await 示例与资源

2025/7/5 14:08:15 176 0 0 0

很多 Rust 新手在接触异步编程时，都会被 async/await 这两个关键字搞得一头雾水。别担心，这很正常！异步编程本身就比同步编程要复杂一些，再加上 Rust 独特的所有权和生命周期机制，理解起来就更需要花点功夫。这篇文章就带你一步步了解 Rust 的异步编程，并通过一些简单的例子让你快速上手。

什么是异步编程？

简单来说，异步编程就是让程序可以同时处理多个任务，而不需要等待一个任务完成才能开始下一个任务。想象一下，你正在煮咖啡，同时也在烤面包。如果你使用同步的方式，就必须先煮完咖啡，才能开始烤面包，这会浪费很多时间。但如果你使用异步的方式，就可以同时进行这两项任务，大大提高效率。

在计算机中，异步编程通常通过事件循环来实现。事件循环会不断地检查是否有任务需要执行，如果有，就将任务添加到执行队列中。当一个任务执行完成后，事件循环会通知程序，程序就可以继续处理下一个任务。这样，程序就可以在等待 I/O 操作（例如读取文件、网络请求）完成的同时，继续执行其他任务。

`async`/`await` 关键字

async 和 await 是 Rust 中用于异步编程的两个关键字。 async 用于定义一个异步函数，await 用于等待一个异步操作完成。

`async` 函数

async 函数的定义方式与普通函数类似，只是在 fn 关键字前面加上 async 关键字。例如：

async fn hello() {
    println!("Hello, world!");
}

async 函数的返回值是一个 Future。 Future 代表一个尚未完成的异步操作。当你调用一个 async 函数时，它不会立即执行，而是返回一个 Future。你需要使用 .await 来等待 Future 完成，才能得到结果。

`.await` 表达式

.await 表达式用于等待一个 Future 完成。当你使用 .await 时，程序会暂停执行，直到 Future 完成。在 Future 完成后，程序会恢复执行，并得到 Future 的结果。

例如：

async fn main() {
    let result = hello().await;
    println!("Result: {:?}", result);
}

在这个例子中，hello().await 会等待 hello 函数执行完成。在 hello 函数执行完成后，程序会继续执行 println! 语句。

异步编程示例

下面是一些简单的异步编程示例，可以帮助你更好地理解 async/await 的用法。

异步读取文件

use tokio::fs::File;
use tokio::io::AsyncReadExt;

async fn read_file(path: &str) -> Result<String, Box<dyn std::error::Error>> {
    let mut file = File::open(path).await?;
    let mut contents = String::new();
    file.read_to_string(&mut contents).await?;
    Ok(contents)
}

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let contents = read_file("Cargo.toml").await?;
    println!("File contents: {}", contents);
    Ok(())
}

这个例子使用 tokio 库来异步读取文件。 tokio 是一个流行的 Rust 异步运行时，提供了很多用于异步编程的工具。 read_file 函数使用 File::open 函数打开文件，并使用 read_to_string 函数将文件内容读取到字符串中。这两个函数都是异步的，所以需要使用 .await 来等待它们完成。

异步网络请求

use reqwest;

async fn fetch_url(url: &str) -> Result<String, Box<dyn std::error::Error>> {
    let resp = reqwest::get(url).await?;
    let body = resp.text().await?;
    Ok(body)
}

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let body = fetch_url("https://www.rust-lang.org").await?;
    println!("Body: {}", body);
    Ok(())
}

这个例子使用 reqwest 库来发送异步网络请求。 reqwest 是一个流行的 Rust HTTP 客户端，支持异步操作。 fetch_url 函数使用 reqwest::get 函数发送 GET 请求，并使用 resp.text 函数将响应内容读取到字符串中。这两个函数都是异步的，所以需要使用 .await 来等待它们完成。

学习资源推荐

The Async Book: Rust 官方提供的异步编程指南，非常详细和全面。https://rust-lang.github.io/async-book/
Tokio 官方文档: Tokio 是 Rust 中最流行的异步运行时，其官方文档提供了丰富的示例和教程。https://tokio.rs/
Rust by Example - Concurrency: Rust by Example 中关于并发的部分，也涵盖了异步编程的内容。https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/concurrency.html
Jon Gjengset's YouTube Channel: Jon Gjengset 在 YouTube 上有很多关于 Rust 异步编程的视频，讲解深入浅出，非常值得观看。https://www.youtube.com/@JonGjengset

总结

Rust 的异步编程可能一开始会让你感到困惑，但只要你掌握了 async/await 的基本概念和用法，并多加练习，就能逐渐熟练掌握。希望这篇文章能帮助你快速入门 Rust 异步编程。记住，实践是最好的老师！尝试编写一些自己的异步程序，你会在实践中不断学习和进步。

加油，祝你学习愉快！

异步小能手 Rust 异步编程 async/await

Rust异步编程快速上手 async/await 示例与资源

什么是异步编程？

async/await 关键字

async 函数

.await 表达式