面试题：Rust中Future和Async基础概念及应用

Question

请解释Rust中Future和Async的基本概念，并举例说明如何使用async函数创建一个简单的异步任务，以及如何使用.await来暂停异步任务的执行直到其完成。

Answer 1

Future和Async基本概念

1. Future：
   • 在Rust中，Future是一个异步计算的抽象，表示一个可能还没有完成的值。它定义在std::future::Future trait中。Future通常用于描述一个异步操作，这个操作可能会花费一些时间才能完成，例如网络请求、文件读取等。Future并不立即执行异步计算，而是当Future被poll时，它会尝试推进异步操作，直到操作完成或需要等待更多资源。
2. Async：
   • async是Rust中的一个关键字，用于定义异步函数。异步函数返回一个实现了Future trait的类型。当调用一个async函数时，函数体并不会立即执行，而是返回一个Future。这个Future可以被poll，逐步执行异步函数体中的代码。async函数内部可以使用.await暂停执行，等待另一个Future完成。

示例

use std::time::Duration;
use tokio::time::sleep;

// 创建一个简单的异步任务
async fn async_task() {
    println!("开始异步任务");
    // 使用.await暂停异步任务的执行直到其完成
    sleep(Duration::from_secs(2)).await;
    println!("异步任务完成");
}

在上述代码中：

1. async fn async_task()定义了一个异步函数async_task，它返回一个实现了Future trait的类型（这里编译器会自动推断具体类型）。
2. sleep(Duration::from_secs(2)).await;使用.await暂停async_task的执行，直到sleep这个异步操作（返回一个Future）完成，也就是等待2秒。在此期间，async_task函数的执行被暂停，其他任务可以被调度执行。
3. 当sleep完成后，async_task继续执行，打印出“异步任务完成”。

要运行这个异步任务，通常需要一个异步运行时，例如Tokio：

#[tokio::main]
async fn main() {
    async_task().await;
}

在这个例子中，#[tokio::main]宏创建了一个Tokio运行时，并在这个运行时中执行main函数，main函数中又调用并等待async_task完成。