面试题：Rust 异步函数与并发场景下的函数调用

Question

编写一个Rust程序，包含一个异步函数 `fetch_data`，该函数模拟从网络获取数据（可以简单返回一个固定值）。再编写一个主函数，在主函数中并发调用 `fetch_data` 三次，并等待所有调用完成，然后将结果收集起来进行处理（例如计算总和）。阐述异步函数在Rust并发编程中的优势，以及在这种并发场景下如何处理错误和资源管理。

Answer 1

use std::future::Future;
use tokio::runtime::Runtime;

async fn fetch_data() -> i32 {
    // 模拟从网络获取数据，这里简单返回固定值
    10
}

fn main() {
    let rt = Runtime::new().unwrap();
    let result = rt.block_on(async {
        let mut futures = Vec::new();
        for _ in 0..3 {
            futures.push(fetch_data());
        }
        let results: Vec<i32> = futures::future::join_all(futures).await;
        results.iter().sum::<i32>()
    });
    println!("计算总和: {}", result);
}

异步函数在Rust并发编程中的优势

1. 非阻塞I/O：异步函数允许在等待I/O操作（如网络请求或磁盘读取）完成时，线程不会被阻塞，从而可以继续执行其他任务，提高了资源利用率和程序的整体性能。
2. 轻量级线程：Rust的异步运行时（如Tokio）使用的是轻量级线程（协程），相比操作系统线程，创建和销毁的开销更小，适合处理大量并发任务。
3. 简洁的代码结构：异步函数使用async/await语法，使异步代码看起来更像同步代码，提高了代码的可读性和可维护性。

在这种并发场景下处理错误

1. Result类型：在fetch_data函数中，可以返回Result<T, E>类型，其中T是成功时返回的数据类型，E是错误类型。例如：

async fn fetch_data() -> Result<i32, String> {
    // 模拟从网络获取数据，这里简单返回固定值
    Ok(10)
}

2. 处理错误：在join_all后，可以使用map或filter_map来处理每个结果中的错误。例如：

let results: Vec<Result<i32, String>> = futures::future::join_all(futures).await;
let sum: i32 = results.into_iter()
   .filter_map(|result| result.ok())
   .sum();

在这种并发场景下资源管理

1. RAII原则：Rust的资源管理遵循RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，当异步函数结束时，其局部变量（包括打开的文件、网络连接等资源）会自动释放。
2. Drop Trait：对于自定义类型，可以实现Drop trait来定义资源释放逻辑，确保在异步函数结束或变量超出作用域时，资源能够被正确释放。