面试题：Rust嵌套函数在异步编程与并发场景中的应用

代码组织思路

使用async/await语法: Rust的async/await语法允许我们以一种看似同步的方式编写异步代码，极大地提高了代码的可读性。
嵌套函数: 将复杂的异步操作分解为多个嵌套函数，每个函数负责一个特定的逻辑部分，使得代码结构更加清晰。
tokio运行时: 使用tokio作为异步运行时，它提供了诸如任务调度、I/O多路复用等功能，有助于管理并发。
避免并发错误: 通过合理使用Mutex、RwLock等同步原语，以及async/await的自动暂停和恢复特性，避免死锁和竞态条件。

关键部分代码示例

use std::sync::{Arc, Mutex};
use tokio::net::TcpListener;
use tokio::io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt};

// 模拟数据库操作
async fn get_data_from_db() -> String {
    // 这里应该是实际的数据库查询，这里简单返回一个字符串
    "Data from DB".to_string()
}

// 模拟数据转换操作
async fn transform_data(data: String) -> String {
    // 简单的转换，将字符串转为大写
    data.to_uppercase()
}

// 处理单个客户端连接的函数
async fn handle_connection(mut stream: tokio::net::TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 1024];
    // 读取客户端请求
    let n = stream.read(&mut buffer).await.expect("Failed to read");
    let request = std::str::from_utf8(&buffer[..n]).unwrap().to_string();

    // 嵌套函数：获取并转换数据
    async fn process_request() -> String {
        let data = get_data_from_db().await;
        transform_data(data).await
    }

    let response = process_request().await;

    // 将响应写回客户端
    stream.write_all(response.as_bytes()).await.expect("Failed to write");
}

#[tokio::main]
async fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:8080").await.expect("Failed to bind");

    // 使用Arc和Mutex来共享数据，避免竞态条件
    let shared_data = Arc::new(Mutex::new(()));

    loop {
        let (stream, _) = listener.accept().await.expect("Failed to accept");
        let shared_data_clone = shared_data.clone();

        // 为每个连接创建一个新的任务
        tokio::spawn(async move {
            let _lock = shared_data_clone.lock().unwrap();
            handle_connection(stream).await;
        });
    }
}

代码解释

get_data_from_db和transform_data: 这两个函数分别模拟从数据库获取数据和数据转换操作。
handle_connection: 处理单个客户端连接，它读取客户端请求，通过嵌套函数process_request获取并转换数据，最后将响应写回客户端。
process_request: 这个嵌套函数负责协调get_data_from_db和transform_data的异步操作，使得代码逻辑更加清晰。
main函数: 使用TcpListener监听端口，为每个客户端连接创建一个新的tokio任务，并通过Arc和Mutex来共享数据，避免竞态条件。

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