003Rust异步编程，Future trait介绍

Future介绍

Future是Rust异步编程的核心，Rust异步编程基本都是围绕Future来展开。那么，什么是Future呢？ 首先，我们来看下简化版的Future，如下：

trait SimpleFuture {
    type Output;
    fn poll(&mut self, wake: fn()) -> Poll<Self::Output>;
}

enum Poll<T> {
    Ready(T),
    Pending,
}      

• executor Future的执行者，Future是具有的惰性的，并不会自己的执行，所以需要有一个执行者（executor）来执行Future。
• Poll枚举类型

表示Future的两个状态：Ready为完成状态，Pengding为未完成状态。

• poll函数

executor通过调用poll函数可以推进Future的状态。调用poll时，如果完成，返回Ready状态；如果未完成则返回pengding状态。当wake函数被调用后，会通知executor再次调用poll函数。

• wake函数

当Future变成Ready状态后，wake函数会被调用，executor就知道哪个Future已经准备好了，然后调用poll函数。

使用SimpleFuture

use std::thread;
use std::time::Duration;

enum Poll<T> {
    Ready(T),
    Pending,
}

trait SimpleFuture {
    type Output;
    //fn poll(&mut self, wake: fn()) -> Poll<Self::Output>;
    fn poll(&mut self, wake: u32) -> Poll<Self::Output>;
}

static mut FINISHED: bool = false;

struct MySleeper {
    polls: u64,
    wake: u32,
}

impl MySleeper {
    fn new() -> Self {
        MySleeper {
            polls: 0,
            wake: 0,
        }
    }
}

impl SimpleFuture for MySleeper {
    type Output = ();
    fn poll(&mut self, wake: u32) -> Poll<()> {
        unsafe {
        if FINISHED {
            Poll::Ready(())
        } else {
            self.wake = wake;
            self.polls += 1;
            println!("not ready yet --> {}", self.polls);
            Poll::Pending
        }
        }
    }
}
struct MyReactor {
    wake: u32,
    handle: Option<thread::JoinHandle<()>>,
}

impl MyReactor {
    fn new() -> MyReactor {
        MyReactor {
            wake: 0,
            handle: None,
        }
    }

    fn add_wake(&mut self, wake: u32) {
        self.wake = wake;
    }

    fn check_status(&mut self) {
        if self.handle.is_none() {
            let _wake = self.wake;
            let handle = thread::spawn(|| loop {
                thread::sleep(Duration::from_secs(5));
                {//模拟执行wake函数
                    unsafe {
                        FINISHED = true;
                    }
                }
            });

            self.handle = Some(handle);
        }
    }
}

struct MyExecutor;

impl MyExecutor {
    fn block_on<F: SimpleFuture>(mut my_future: F, wake: u32) {
        loop {
            match my_future.poll(wake) {
                Poll::Ready(_) => { 
                    println!("my future execute ok!");
                    break; 
                },
                Poll::Pending => {
                    unsafe {
                        while !FINISHED {//FINISHED为true表示为唤醒
                            thread::sleep(Duration::from_secs(1));
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}


fn main() {
    let mut reactor = MyReactor::new();
    let sleeper = MySleeper::new();
    let wake = sleeper.wake;
    reactor.add_wake(wake);
    reactor.check_status();
    MyExecutor::block_on(sleeper, wake);
}      

• SimpleFuture

简化版的Future，实际上是一个状态机。

• MyExecutor

用来执行SimpleFuture的相关动作。

• MyReactor

用来检测条件是否就位，从而通知MyExecutor执行SimpleFuture。

真正的Future trait

真正的Future的定义如下：

trait Future {
    type Output;
    fn poll(
        // Note the change from `&mut self` to `Pin<&mut Self>`:
        self: Pin<&mut Self>,
        // and the change from `wake: fn()` to `cx: &mut Context<'_>`:
        cx: &mut Context<'_>,
    ) -> Poll<Self::Output>;
}      

真正的Future中，poll函数中self的类型变为了Pin<&mut Self>,第二个参数wake: fn()变为 &mut Context<'_>。

第一个改变是因为，通过Pin可以创建不可移动的 Future。不可移动的对象可以在它们的字段之间存储指针，例如:

struct MyFut { a: i32, ptr_to_a: *const i32 }