rust语言tokio库底层原理解析

[1 rust版本及tokio版本说明](#1 rust版本及tokio版本说明)
[1 tokio简介](#1 tokio简介)
[2 tokio::main](#2 tokio::main)
- [2.1 tokio::main使用多线程模式](#2.1 tokio::main使用多线程模式)
- [2.2 tokio::main使用单线程模式](#2.2 tokio::main使用单线程模式)
[3 builder.build()函数](#3 builder.build()函数)
- [3.1 build_threaded_runtime()函数](#3.1 build_threaded_runtime()函数)
- 新的改变
- 功能快捷键
- 合理的创建标题，有助于目录的生成
- 如何改变文本的样式
- 插入链接与图片
- 如何插入一段漂亮的代码片
- 生成一个适合你的列表
- 创建一个表格
- - 设定内容居中、居左、居右
  - SmartyPants
- 创建一个自定义列表
- 如何创建一个注脚
- 注释也是必不可少的
- KaTeX数学公式
- 新的甘特图功能，丰富你的文章
- [UML 图表](#UML 图表)
- FLowchart流程图
- 导出与导入
- - 导出
  - 导入

更新中-2024-02-08

1 rust版本及tokio版本说明

rust版本为1.60

bash 复制代码

[10307750@zte.intra@LIN-9AC90CF34F9 ~]$ cargo --version
cargo 1.60.0 (d1fd9fe 2022-03-01)
[10307750@zte.intra@LIN-9AC90CF34F9 ~]$ rustup --version
rustup 1.26.0 (5af9b9484 2023-04-05)
info: This is the version for the rustup toolchain manager, not the rustc compiler.
info: The currently active `rustc` version is `rustc 1.60.0 (7737e0b5c 2022-04-04)`
[10307750@zte.intra@LIN-9AC90CF34F9 ~]$ rustup toolchain list
stable-x86_64-unknown-linux-gnu
nightly-x86_64-unknown-linux-gnu
1.59-x86_64-unknown-linux-gnu
1.60-x86_64-unknown-linux-gnu (default)
1.64-x86_64-unknown-linux-gnu
1.65-x86_64-unknown-linux-gnu

tokio版本为1.0.0

bash 复制代码

[package]
name = "rust_tokio"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
tokio = { version = "1.0.0", features = ["full"] }

1 tokio简介

略

2 tokio::main

当我们要使用tokio库时，需要在主函数上定义tokio::main，如下所示：

2.1 tokio::main使用多线程模式

多线程模式即main函数为主线程，另外还有一些worker工作线程。如下：

rust 复制代码

use tokio;

#[tokio::main]
async fn main() {
    tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
    println!("hello world!");
}

这个#[tokio::main]宏定义实际上是#[tokio::main(flavor = "multi_thread", worker_threads = 7)]，如下所示：

rust 复制代码

use tokio;

#[tokio::main(flavor = "multi_thread", worker_threads = 7)]
async fn main() {
    tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
    println!("hello world!");
}

flavor="multi_thread"表示当前使用的是多线程模式，worker_threads=7表示产生7个工作线程。#[tokio::main]宏定义如果没有手动指定worker_threads数量，tokio则会自动生成worker_threads数量，该数量主要与当前运行环境的CPU数量有关，其对应关系为1个cpu core对应1个worker_thread工作线程。即worker_thread_nums = CPU core nums

上述代码随后会被展开，展开成如下代码：

rust 复制代码

fn main() {
    let mut builder = tokio::runtime::Builder::new_multi_thread();
    let runtime = builder.enable_all().build().unwrap();
    runtime.block_on(async {
        tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
        println!("hello world!");
    });
}

更易理解的写法为如下：

rust 复制代码

use tokio;

fn main() {
	// 创建一个builder，设置为multi_thread模式，此时的线程数量还为None
    let mut builder = tokio::runtime::Builder::new_multi_thread();
    // 构建tokio的runtime运行时，创建线程池，数量为worker_thread nums = cpu core 
    let runtime = builder.enable_all().build().unwrap();
    // block_on函数是真正执行自己写的代码的部分，为阻塞式运行
    // 只有当block_on中的内容完全执行结束才会继续执行main函数block_on后面的内容
    runtime.block_on(tokio_main());
}

// 自己的main函数逻辑代码
async fn tokio_main() {
    tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
    println!("hello world!");
}

2.2 tokio::main使用单线程模式

单线程模式的意思则是只有main一个线程，没有worker_thread工作线程，且在后续的使用中，也不会去创建worker_thread工作线程。单线程模式必须手动在#[tokio::main]宏定义中指定current_thread。如下所示：

rust 复制代码

use tokio;

#[tokio::main(flavor = "current_thread")]
async fn main() {
    tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
    println!("hello world!");
}

在上述代码中，定义了一个async块，为main()函数，这个async块则会在代码展开的时候，作为runtime.block_on()函数的入参，如下所示：

rust 复制代码

use tokio;

fn main() {
	// 创建一个builder，设置为current_thread模式
    let mut builder = tokio::runtime::Builder::new_current_thread();
    // 构建tokio的runtime运行时
    let runtime = builder.enable_all().build().unwrap();
    // block_on函数是真正执行自己写的代码的部分，为阻塞式运行
    // 只有当block_on中的内容完全执行结束才会继续执行main函数block_on后面的内容
    runtime.block_on(async {
        tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
        println!("hello world!");
    });
}

或者写成如下格式更好理解：

rust 复制代码

use tokio;

fn main() {
	// 创建一个builder，设置为current_thread模式
    let mut builder = tokio::runtime::Builder::new_current_thread();
    // 构建tokio的runtime运行时
    let runtime = builder.enable_all().build().unwrap();
    // block_on函数是真正执行自己写的代码的部分，为阻塞式运行
    // 只有当block_on中的内容完全执行结束才会继续执行main函数block_on后面的内容
    runtime.block_on(tokio_main());
}

// 自己的main函数逻辑代码
async fn tokio_main() {
    tokio::time::sleep(tokio::time::Duration::new(1, 0)).await;
    println!("hello world!");
}

3 builder.build()函数

build函数会调用build_threaded_runtime创建多线程模式

3.1 build_threaded_runtime()函数

调用create_blocking_pool函数

BlockingPool::new()函数则会创建一个BlockPool结构体，这个结构体中有一个Shared结构体

rust 复制代码

pub(crate) fn new(builder: &Builder, thread_cap: usize) -> BlockingPool {
        let (shutdown_tx, shutdown_rx) = shutdown::channel();
        let keep_alive = builder.keep_alive.unwrap_or(KEEP_ALIVE);

        BlockingPool {
            spawner: Spawner {
                inner: Arc::new(Inner {
                	// 创建shared结构体
                    shared: Mutex::new(Shared {
                        queue: VecDeque::new(),
                        num_th: 0,
                        num_idle: 0,
                        num_notify: 0,
                        shutdown: false,
                        shutdown_tx: Some(shutdown_tx),
                        last_exiting_thread: None,
                        worker_threads: HashMap::new(),
                        worker_thread_index: 0,
                    }),
                    condvar: Condvar::new(),
                    thread_name: builder.thread_name.clone(),
                    stack_size: builder.thread_stack_size,
                    after_start: builder.after_start.clone(),
                    before_stop: builder.before_stop.clone(),
                    thread_cap,
                    keep_alive,
                }),
            },
            shutdown_rx,
        }
    }

Shared结构体如下：

rust 复制代码

// BlockingPool线程池中共享的一些数据结构
struct Shared {
	// queue队列，BlockingPool线程池中的线程会从这个queue中取task
    queue: VecDeque<Task>,
    // 一共有num_th个线程
    num_th: usize,
    // 有num_idle个线程处于闲置状态，什么事情都没干
    num_idle: u32,
    // 有num_notify个线程被通知有任务可以拿来处理，即有num_notify个线程处于忙碌中。
    num_notify: u32,
    // 线程池shutdown相关的事情。
    shutdown: bool,
    shutdown_tx: Option<shutdown::Sender>,
    /// Prior to shutdown, we clean up JoinHandles by having each timed-out
    /// thread join on the previous timed-out thread. This is not strictly
    /// necessary but helps avoid Valgrind false positives, see
    /// https://github.com/tokio-rs/tokio/commit/646fbae76535e397ef79dbcaacb945d4c829f666
    /// for more information.
    last_exiting_thread: Option<thread::JoinHandle<()>>,
    /// This holds the JoinHandles for all running threads; on shutdown, the thread
    /// calling shutdown handles joining on these.
    // 所有的worker_thread
    worker_threads: HashMap<usize, thread::JoinHandle<()>>,
    /// This is a counter used to iterate worker_threads in a consistent order (for loom's
    /// benefit)
    worker_thread_index: usize,
}

你好！这是你第一次使用 Markdown编辑器 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章，了解一下Markdown的基本语法知识。

新的改变

我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

全新的界面设计 ，将会带来全新的写作体验；
在创作中心设置你喜爱的代码高亮样式，Markdown 将代码片显示选择的高亮样式 进行展示；
增加了 图片拖拽 功能，你可以将本地的图片直接拖拽到编辑区域直接展示；
全新的 KaTeX数学公式 语法；
增加了支持甘特图的mermaid语法^1^ 功能；
增加了 多屏幕编辑 Markdown文章功能；
增加了 焦点写作模式、预览模式、简洁写作模式、左右区域同步滚轮设置 等功能，功能按钮位于编辑区域与预览区域中间；
增加了 检查列表 功能。

功能快捷键

撤销：Ctrl/Command + Z

重做：Ctrl/Command + Y

加粗：Ctrl/Command + B

斜体：Ctrl/Command + I

标题：Ctrl/Command + Shift + H

无序列表：Ctrl/Command + Shift + U

有序列表：Ctrl/Command + Shift + O

检查列表：Ctrl/Command + Shift + C

插入代码：Ctrl/Command + Shift + K

插入链接：Ctrl/Command + Shift + L

插入图片：Ctrl/Command + Shift + G

查找：Ctrl/Command + F

替换：Ctrl/Command + G

合理的创建标题，有助于目录的生成

直接输入1次#，并按下space后，将生成1级标题。

输入2次#，并按下space后，将生成2级标题。

以此类推，我们支持6级标题。有助于使用TOC语法后生成一个完美的目录。

如何改变文本的样式

强调文本 强调文本

加粗文本 加粗文本

标记文本

删除文本

引用文本

H~2~O is是液体。

2^10^ 运算结果是 1024.

插入链接与图片

链接: link.

图片:

带尺寸的图片:

居中的图片:

居中并且带尺寸的图片:

当然，我们为了让用户更加便捷，我们增加了图片拖拽功能。

如何插入一段漂亮的代码片

去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

javascript 复制代码

// An highlighted block
var foo = 'bar';

生成一个适合你的列表

项目
- 项目
  - 项目

项目1
项目2
项目3

计划任务
完成任务

创建一个表格

一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
导管	$1

设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中

使用:----------居左

使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为"智能"印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII
Single backticks	`'Isn't this fun?'`	'Isn't this fun?'
Quotes	`"Isn't this fun?"`	"Isn't this fun?"
Dashes	`-- is en-dash, --- is em-dash`	-- is en-dash, --- is em-dash

创建一个自定义列表

:
Text-to- conversion tool
:
John
:
Luke

如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。^2^

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 Γ ( n ) = ( n − 1 ) ! ∀ n ∈ N \Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N Γ(n)=(n−1)!∀n∈N 是通过欧拉积分

Γ ( z ) = ∫ 0 ∞ t z − 1 e − t d t . \Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,. Γ(z)=∫0∞tz−1e−tdt.

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

2014-01-07 2014-01-09 2014-01-11 2014-01-13 2014-01-15 2014-01-17 2014-01-19 2014-01-21 已完成进行中计划一计划二现有任务 Adding GANTT diagram functionality to mermaid

关于 甘特图 语法，参考这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：
张三李四王五你好！李四, 最近怎么样? 你最近怎么样，王五？我很好，谢谢! 我很好，谢谢! 李四想了很长时间, 文字太长了不适合放在一行. 打量着王五... 很好... 王五, 你怎么样? 张三李四王五

这将产生一个流程图。:
链接长方形圆圆角长方形菱形

关于 Mermaid 语法，参考这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：
Created with Raphaël 2.3.0 开始我的操作确认？结束 yes no

关于 Flowchart流程图 语法，参考这儿.

导出与导入

导出

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导入

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mermaid语法说明 ↩︎
注脚的解释 ↩︎

*[HTML]: 超文本标记语言