003Rust 非同步程式設計，Future trait 介紹

Future介紹

Future是Rust非同步程式設計的核心，Rust非同步程式設計基本都是圍繞Future來展開。那麼，什麼是Future呢？
首先，我們來看下簡化版的Future，如下：

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

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

• executor
  Future的執行者，Future是具有的惰性的，並不會自己的執行，所以需要有一個執行者（executor）來執行Future。

• Poll列舉型別

表示Future的兩個狀態：Ready為完成狀態，Pengding為未完成狀態。

• poll函式

executor透過呼叫poll函式可以推進Future的狀態。呼叫poll時，如果完成，返回Ready狀態；如果未完成則返回pengding狀態。當wake函式被呼叫後，會通知executor再次呼叫poll函式。

• wake函式

當Future變成Ready狀態後，wake函式會被呼叫，executor就知道哪個Future已經準備好了，然後呼叫poll函式。

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));
                {//模擬執行wake函式
                    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為true表示為喚醒
                            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

簡化版的Future，實際上是一個狀態機。

• MyExecutor

用來執行SimpleFuture的相關動作。

• MyReactor

用來檢測條件是否就位，從而通知MyExecutor執行SimpleFuture。

Future trait

真正的Future的定義如下：

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函式中self的型別變為了Pin<&mut Self>,第二個引數wake: fn()變為 &mut Context<'_>。

第一個改變是因為，透過Pin可以建立不可移動的 Future。不可移動的物件可以在它們的欄位之間儲存指標，例如:

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

第二個改變是因為，喚醒Future的時候，需要帶一些資料，我們之前的只是wake函式無法滿足需求。

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