内容简介:译自本文时间:2018-12-03,译者:
译自 Rust futures: an uneducated, short and hopefully not boring tutorial - Part 3 - The reactor
本文时间:2018-12-03,译者:
motecshine , 简介:motecshine
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Intro
在这篇文章中我们将会讨论和阐释 Reactor
是如何工作的.在上篇文章中我们,我们频繁的使用 Reactor
来执行我们的 Future
,但是并没有阐述它是如何工作的。现在是时候阐明它了。
Reactor? Loop?
如果用一句话来描述 Reactor
,那应该是:
Reactor
是一个环( Loop
)
举个栗子:
你决定通过Email邀请你喜欢的女孩或者男孩(emmm, 这个栗子听起来很老套), 你怀着忐忑的心将这份邮件发送出去,心里焦急着等待着, 不停的一遍又一遍的检查你的邮箱是否有新的回复. 直到收到回复。
Rust's Reactor
就是这样, 你给他一个 future
, 他会不断的检查,直到这个 future
完成(或者返回错误). Reactor
通过调用 程序员 实现的 Poll
函数,来检查 Future
是否已完成。你所要做的就是实现 future poll
并且返回 Poll<T, E>
结构。但是 Reactor
也不会无休止的对你的 future function
轮询。
A future from scratch
为了让我们能更容易理解 Reactor
知识,我们还是从零开始实现一个 Future
. 换句话说就是,我们将动手实现 Future Trait
.
#[derive(Debug)] struct WaitForIt { message: String, until: DateTime<Utc>, polls: u64, }
我们的结构体字段也很简单:
- message: 自定义字符串消息体
- polls: 轮循次数
- util: 等待时间
我们还会实现 WaitFotIt
结构体的 new
方法.这个方法作用是初始化 WaitForIt
impl WaitForIt { pub fn new(message: String, delay: Duration) -> WaitForIt { WaitForIt { polls: 0, message: message, until: Utc::now() + delay, } } } impl Future for WaitForIt { type Item = String; type Error = Box<Error>; fn poll(&mut self) -> Poll<Self::Item, Self::Error> { let now = Utc::now(); if self.until < now { Ok(Async::Ready( format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls), )) } else { self.polls += 1; println!("not ready yet --> {:?}", self); Ok(Async::NotReady) } } }
让我们逐步解释
type Item = String; type Error = Box<Error>;
上面两行在 RUST
里被叫做 associated types
, 意思就是 Future
在将来完成时返回的值(或者错误).
fn poll(&mut self) -> Poll<Self::Item, Self::Error> {}
定义轮询的方法。 Self::Item, Self::Error
是我们定义的 associated types
站位符。在我们的例子中,该方法如下:
fn poll(&mut self) - > Poll <String,Box <Error >>
现在看看我们的逻辑代码:
let now = Utc::now(); if self.until < now { // 告诉reactor `Future` 已经完成了! } else { // 告诉 reactor `Future` 还没准备好,过会儿再来。 }
在 Rust
里我们该怎样告诉 Reactor
某个 Future
已经完成了?很简单使用枚举
Ok(Async::NotReady(.......)) // 还没完成 Ok(Async::Ready(......)) // 完成了
让我们来实现上述的方法:
impl Future for WaitForIt { type Item = String; type Error = Box<Error>; fn poll(&mut self) -> Poll<Self::Item, Self::Error> { let now = Utc::now(); if self.until < now { Ok(Async::Ready( format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls), )) } else { self.polls += 1; println!("not ready yet --> {:?}", self); Ok(Async::NotReady) } } }
为了让这段代码运行起来我们还需要:
extern crate chrono; extern crate futures; extern crate tokio_core; use futures::done; use futures::prelude::*; use futures::future::{err, ok}; use tokio_core::reactor::Core; use std::error::Error; use futures::prelude::*; use futures::*; use chrono::prelude::*; use chrono::*; fn main() { let mut reactor = Core::new().unwrap(); let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1); let ret = reactor.run(wfi_1).unwrap(); println!("ret == {:?}", ret); }
运行!! 等待一秒我们将会看到结果:
Running `target/debug/tst_fut_create` wfi_1 == WaitForIt { message: "I\'m done:", until: 2017-11-07T16:07:06.382232234Z, polls: 0 } not ready yet --> WaitForIt { message: "I\'m done:", until: 2017-11-07T16:07:06.382232234Z, polls: 1 }
emmm~, 只运行一次就被卡住了, 但是没有额外的消耗 CPU
.但是为什么会这样?
如果不明确告诉 Reactor
, Reactor
是不会再次轮询停放(park)给它的 Future
.
(- 译注: Park: 翻译成停放其实也挺好的,就像车场的停车位一样.)
在我们的例子里, Reactor
会立即执行我们停放的 Future
方法, 当我们返回 Async::NotReady
, 它就会认为当前停放的 Future
还未完成。如果我们不主动去解除停放, Reactor
永远也不会再次调用。
空闲中的 Reactor
是不会消耗CPU的。这样看起来 Reactor
效率还是很高的。
在我们的电子邮件示例中,我们可以避免手动检查邮件并等待通知。 所以我们可以在此期间自由玩Doom。(emm~看来作者很喜欢这款游戏).
另一个更有意义的示例可能是从网络接收数据。 我们可以阻止我们的线程等待网络数据包,或者我们等待时可以做其他事情。 您可能想知道为什么这种方法比使用OS线程更好?
Unparking
我们该如何纠正我们例子?我们需要以某种方式取消我们的 Future
。 理想情况下,我们应该有一些外部事件来取消我们的 Future
(例如按键或网络数据包),但是对于我们的示例,我们将使用这个简单的行手动取消停放
futures::task::current().notify();
像这样:
impl Future for WaitForIt { type Item = String; type Error = Box<Error>; fn poll(&mut self) -> Poll<Self::Item, Self::Error> { let now = Utc::now(); if self.until < now { Ok(Async::Ready( format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls), )) } else { self.polls += 1; println!("not ready yet --> {:?}", self); futures::task::current().notify(); Ok(Async::NotReady) } } }
现在代码完成了。 请注意,在我的情况下,该函数已被调用超过50k次, CPU占用也很高!
这是严重的浪费,也清楚地说明你为什么需要在某个合理的时间点去 Unpark Future
.( That's a waste of resources and clearly demonstrates why you should unpark your future only when something happened. )
另请注意循环如何仅消耗单个线程。 这是设计和效率的来源之一。 当然,如果需要,您可以使用更多线程。
Joining
Reactor
可以同时运行多个 Future
,这也是他为什么如此有 https://github.com/rustlang-c...
那么我们该如何充分利用单线程: 当一个 Future
被停放的时候, 另一个可以继续工作。
对于这个例子,我们将重用我们的WaitForIt结构。 我们只是同时调用两次。 我们开始创建两个 Future
的实例:
let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1); let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2);
现在我们来调用 futures::future::join_all
, 他需要一个 vec![]
迭代器, 并且返回枚举过的 Future
let v = vec![wfi_1, wfi_2]; let sel = join_all(v);
我们重新实现的代码像这样:
fn main() { let mut reactor = Core::new().unwrap(); let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1); let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2); let v = vec![wfi_1, wfi_2]; let sel = join_all(v); let ret = reactor.run(sel).unwrap(); println!("ret == {:?}", ret); }
这里的关键点是两个请求是交错的:第一个 Future
被调用,然后是第二个,然后是第一个,依此类推,直到两个完成。 如上图所示,第一个 Future
在第二个之前完成。 第二个在完成之前被调用两次。
Select
Future
的特性还有很多功能。 这里值得探讨的另一件事是select函数。 select函数运行两个(或者在select_all的情况下更多) Future
,并返回第一个完成。 这对于实现超时很有用。 我们的例子可以简单:
fn main() { let mut reactor = Core::new().unwrap(); let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1); let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(2)); println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2); let v = vec![wfi_1, wfi_2]; let sel = select_all(v); let ret = reactor.run(sel).unwrap(); println!("ret == {:?}", ret); }
Closing remarks
下篇将会创建一个更 Real
的 Future
.
可运行的代码
extern crate chrono; extern crate futures; extern crate tokio_core; use futures::done; use futures::prelude::*; use futures::future::{err, ok}; use tokio_core::reactor::Core; use std::error::Error; use futures::prelude::*; use futures::*; use chrono::prelude::*; use chrono::*; use futures::future::join_all; #[derive(Debug)] struct WaitForIt { message: String, until: DateTime<Utc>, polls: u64, } impl WaitForIt { pub fn new(message: String, delay: Duration) -> WaitForIt { WaitForIt { polls: 0, message: message, until: Utc::now() + delay, } } } iml Future for WaitForIt { type Item = String; type Error = Box<Error>; fn poll(&mut self) -> Poll<Self::Item, Self::Error> { let now = Utc::now(); if self.until < now { Ok(Async::Ready( format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls), )) } else { self.polls += 1; println!("not ready yet --> {:?}", self); futures::task::current().notify(); Ok(Async::NotReady) } } } fn main() { let mut reactor = Core::new().unwrap(); let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1); let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1)); println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2); let v = vec![wfi_1, wfi_2]; let sel = join_all(v); let ret = reactor.run(sel).unwrap(); println!("ret == {:?}", ret); }
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网
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