面试题：Rust利用Tokio实现异步数据库查询优化

异步任务编排
- 批量查询：将大规模数据查询拆分成多个较小的查询任务。例如，如果要查询表中所有记录，可以按照一定的ID范围或者分页方式，把查询操作分成多个子任务。这样每个任务查询的数据量较小，执行时间相对较短，能更高效地利用异步资源。
- 并发执行：使用Tokio的join!宏或futures::future::join_all函数来并发执行这些子查询任务。例如：

use tokio;
use sqlx::PgPool;

async fn query_subset(pool: &PgPool, start: i64, end: i64) -> sqlx::Result<Vec<MyRowType>> {
    sqlx::query_as!(MyRowType, "SELECT * FROM my_table WHERE id BETWEEN $1 AND $2", start, end)
      .fetch_all(pool)
      .await
}

async fn query_large_data(pool: &PgPool) -> sqlx::Result<Vec<MyRowType>> {
    let num_subtasks = 10;
    let mut tasks = Vec::with_capacity(num_subtasks);
    let total_count = get_total_count(pool).await?;
    let step = total_count / num_subtasks;

    for i in 0..num_subtasks {
        let start = i * step;
        let end = if i == num_subtasks - 1 { total_count } else { (i + 1) * step };
        tasks.push(tokio::spawn(query_subset(pool, start, end)));
    }

    let mut all_results = Vec::new();
    for task in tasks {
        let result = task.await??;
        all_results.extend(result);
    }

    Ok(all_results)
}

- **任务优先级**：如果有其他重要的任务（如系统监控任务、紧急事务处理任务等），可以通过`tokio::task::spawn_with_priority`设置任务优先级，确保关键任务优先执行。

2. 数据库连接池管理 - 合理设置连接池大小：根据系统的硬件资源（如CPU核心数、内存大小）和预期的并发请求数来设置sqlx连接池的大小。一般来说，可以根据经验公式，例如连接池大小为CPU核心数的2 - 4倍。例如：

use sqlx::PgPool;

let pool = PgPool::connect_with(
    sqlx::postgres::PgConnectOptions::new()
      .host("localhost")
      .database("mydb")
      .username("user")
      .password("password")
      .pool_size(4 * num_cpus::get())
).await.expect("Failed to connect to database");

- **连接复用**：`sqlx`连接池会自动管理连接的复用。在异步任务中，每次获取连接后，使用`let conn = pool.acquire().await.expect("Failed to acquire connection");`，任务完成后连接会自动返回连接池，供其他任务复用，避免频繁创建和销毁连接带来的开销。
- **连接健康检查**：定期对连接池中的连接进行健康检查。可以使用`sqlx`提供的`Pool::recycle`方法来检查并清理无效连接，确保连接池中的连接始终可用。例如，可以在一个单独的异步任务中定时执行：

use tokio::time::{sleep, Duration};

async fn check_connection_health(pool: &PgPool) {
    loop {
        for conn in pool.clone().get_connections() {
            if let Err(e) = sqlx::query("SELECT 1").fetch_one(&conn).await {
                pool.recycle(&conn).await.expect("Failed to recycle connection");
            }
        }
        sleep(Duration::from_secs(60)).await;
    }
}

避免资源耗尽
- 限制并发任务数量：除了设置连接池大小外，还可以限制同时执行的异步任务数量。可以使用tokio::sync::Semaphore来实现这一点。例如：

use tokio::sync::Semaphore;

let max_tasks = 10;
let semaphore = Semaphore::new(max_tasks);

let mut tasks = Vec::new();
for _ in 0..100 {
    let permit = semaphore.acquire().await.expect("Failed to acquire permit");
    tasks.push(tokio::spawn(async move {
        // 执行查询任务
        drop(permit);
    }));
}

- **内存管理**：在处理大量数据时，要注意内存的使用。如果查询结果数据量过大，可以考虑分块处理，避免一次性加载过多数据到内存中。例如，在查询时使用`fetch`方法逐块获取数据，而不是`fetch_all`一次性获取所有数据。

let mut rows = sqlx::query_as!(MyRowType, "SELECT * FROM my_table")
  .fetch(pool);
while let Some(row) = rows.next().await {
    let row = row.expect("Failed to fetch row");
    // 处理每一行数据
}

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