1. 将 async/await 与线程模型结合利用多核CPU资源
async/await 基础：async 用于定义异步函数，该函数返回一个实现了 Future trait 的值。await 用于暂停异步函数的执行，直到其等待的 Future 完成。- 线程模型：Rust 标准库提供了
std::thread 模块用于创建和管理线程。在多核 CPU 环境下，可以通过创建多个线程并行执行任务。
- 结合方式：
- 使用
tokio 等异步运行时，它提供了线程池来执行异步任务。tokio 的线程池会自动管理线程数量，根据系统资源合理分配任务。例如，在 tokio 运行时中，可以使用 tokio::spawn 来在后台线程中运行异步任务。
use tokio;
#[tokio::main]
async fn main() {
let handle = tokio::spawn(async {
// 这里是异步任务
println!("异步任务在后台线程执行");
});
// 主线程可以继续执行其他任务
println!("主线程继续执行");
// 等待异步任务完成
handle.await.unwrap();
}
2. 处理 I/O 密集型任务策略
- 策略：对于 I/O 密集型任务，
async/await 非常适合。因为在等待 I/O 操作（如网络请求、文件读取等）完成时，异步函数可以暂停执行，让出线程资源给其他任务。结合线程模型，tokio 等运行时的线程池可以并行处理多个 I/O 任务，充分利用多核 CPU 资源。
- 示例代码：以异步读取文件为例
use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};
use tokio::fs::File as AsyncFile;
async fn read_file_async(path: &str) -> io::Result<String> {
let mut file = AsyncFile::open(path).await?;
let mut contents = String::new();
file.read_to_string(&mut contents).await?;
Ok(contents)
}
#[tokio::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
let future1 = read_file_async("file1.txt");
let future2 = read_file_async("file2.txt");
let result1 = future1.await?;
let result2 = future2.await?;
println!("文件1内容: {}", result1);
println!("文件2内容: {}", result2);
Ok(())
}
3. 处理 CPU 密集型任务策略
- 策略：对于 CPU 密集型任务，单纯的
async/await 并不能直接提升性能，因为异步操作主要是为了在 I/O 等待时让出线程。此时，可以使用多线程来并行处理 CPU 密集型任务。可以将 CPU 密集型任务放到单独的线程中执行，然后通过 async/await 来管理这些线程任务的结果。例如，使用 std::thread::spawn 创建线程执行 CPU 密集型计算，再通过 futures::future::join 等方法等待所有线程任务完成。
- 示例代码：计算斐波那契数列（CPU 密集型示例）
use std::thread;
use futures::future::join_all;
fn fibonacci(n: u32) -> u32 {
if n <= 1 {
n
} else {
fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
}
}
#[tokio::main]
async fn main() {
let handles: Vec<_> = (0..4)
.map(|i| {
thread::spawn(move || fibonacci(i * 10))
})
.collect();
let results: Vec<_> = join_all(handles.into_iter().map(|h| async move { h.join().unwrap() }))
.await;
for result in results {
println!("斐波那契结果: {}", result);
}
}
4. 注意事项
- 线程安全：在多线程环境下，共享数据需要保证线程安全。对于
async 代码中共享的数据，要使用 Mutex、RwLock 等同步原语进行保护。
- 资源管理：合理设置线程数量，避免线程过多导致系统资源耗尽。在处理 I/O 密集型任务时，
tokio 等运行时的线程池会自动管理资源，但在手动创建线程处理 CPU 密集型任务时要特别注意。
- 阻塞问题：在异步函数中避免出现长时间阻塞的操作，否则会影响整个异步任务的执行效率。如果有必要执行阻塞操作，可以将其放到单独的线程中执行。
