译自

本文时间：2018-12-03，译者:

, 简介：motecshine

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Intro

在这篇文章中我们将会讨论和阐释Reactor是如何工作的.在上篇文章中我们，我们频繁的使用Reactor来执行我们的Future，但是并没有阐述它是如何工作的。现在是时候阐明它了。

Reactor? Loop?

如果用一句话来描述Reactor，那应该是:

Reactor是一个环(

Loop)

举个栗子：

你决定通过Email邀请你喜欢的女孩或者男孩(emmm, 这个栗子听起来很老套), 你怀着忐忑的心将这份邮件发送出去，心里焦急着等待着， 不停的一遍又一遍的检查你的邮箱是否有新的回复. 直到收到回复。Rust's Reactor就是这样， 你给他一个future, 他会不断的检查，直到这个future完成(或者返回错误). Reactor通过调用程序员实现的Poll函数，来检查Future是否已完成。你所要做的就是实现future poll 并且返回Poll<T, E>结构。但是 Reactor也不会无休止的对你的future function轮询。

A future from scratch

为了让我们能更容易理解Reactor知识，我们还是从零开始实现一个Future. 换句话说就是，我们将动手实现Future Trait.

#[derive(Debug)]struct WaitForIt {    message: String,    until: DateTime
    
     ,    polls: u64,}
    

我们的结构体字段也很简单:

• message： 自定义字符串消息体
• polls: 轮循次数
• util: 等待时间

我们还会实现 WaitFotIt结构体的new方法.这个方法作用是初始化WaitForIt

impl WaitForIt {    pub fn new(message: String, delay: Duration) -> WaitForIt {        WaitForIt {            polls: 0,            message: message,            until: Utc::now() + delay,        }    }}impl Future for WaitForIt {    type Item = String;    type Error = Box
    
     ;    fn poll(&mut self) -> Poll
     
       {        let now = Utc::now();        if self.until < now {            Ok(Async::Ready(                format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls),            ))        } else {            self.polls += 1;            println!("not ready yet --> {:?}", self);            Ok(Async::NotReady)        }    }}
     
    

让我们逐步解释

type Item = String;    type Error = Box
    
     ;
    

上面两行在RUST里被叫做associated types, 意思就是Future在将来完成时返回的值(或者错误).

fn poll(&mut self) -> Poll
    
      {}
    

定义轮询的方法。Self::Item, Self::Error 是我们定义的associated types站位符。在我们的例子中，该方法如下：

fn poll（＆mut self） - > Poll 
    
     
      >
     
    

现在看看我们的逻辑代码:

let now = Utc::now();if self.until < now {// 告诉reactor `Future` 已经完成了！} else {// 告诉 reactor `Future` 还没准备好，过会儿再来。}

在Rust里我们该怎样告诉Reactor某个Future已经完成了？很简单使用枚举

Ok(Async::NotReady(.......)) // 还没完成Ok(Async::Ready(......)) // 完成了

让我们来实现上述的方法：

impl Future for WaitForIt {    type Item = String;    type Error = Box
    
     ;    fn poll(&mut self) -> Poll
     
       {        let now = Utc::now();        if self.until < now {            Ok(Async::Ready(                format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls),            ))        } else {            self.polls += 1;            println!("not ready yet --> {:?}", self);            Ok(Async::NotReady)        }    }}
     
    

为了让这段代码运行起来我们还需要：

extern crate chrono;extern crate futures;extern crate tokio_core;use futures::done;use futures::prelude::*;use futures::future::{err, ok};use tokio_core::reactor::Core;use std::error::Error;use futures::prelude::*;use futures::*;use chrono::prelude::*;use chrono::*;fn main() {    let mut reactor = Core::new().unwrap();    let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1);    let ret = reactor.run(wfi_1).unwrap();    println!("ret == {:?}", ret);}

运行!! 等待一秒我们将会看到结果：

Running `target/debug/tst_fut_create`wfi_1 == WaitForIt { message: "I\'m done:", until: 2017-11-07T16:07:06.382232234Z, polls: 0 }not ready yet --> WaitForIt { message: "I\'m done:", until: 2017-11-07T16:07:06.382232234Z, polls: 1 }

emmm~, 只运行一次就被卡住了, 但是没有额外的消耗CPU.但是为什么会这样？

如果不明确告诉

Reactor，

Reactor是不会再次轮询停放(park)给它的

Future.

(- 译注： Park: 翻译成停放其实也挺好的，就像车场的停车位一样.)

在我们的例子里， Reactor会立即执行我们停放的Future方法， 当我们返回Async::NotReady, 它就会认为当前停放的Future还未完成。如果我们不主动去解除停放，Reactor永远也不会再次调用。

空闲中的Reactor是不会消耗CPU的。这样看起来Reactor效率还是很高的。

在我们的电子邮件示例中，我们可以避免手动检查邮件并等待通知。 所以我们可以在此期间自由玩Doom。(emm～看来作者很喜欢这款游戏).

另一个更有意义的示例可能是从网络接收数据。 我们可以阻止我们的线程等待网络数据包，或者我们等待时可以做其他事情。 您可能想知道为什么这种方法比使用OS线程更好？

Unparking

我们该如何纠正我们例子？我们需要以某种方式取消我们的Future。 理想情况下，我们应该有一些外部事件来取消我们的Future（例如按键或网络数据包),但是对于我们的示例，我们将使用这个简单的行手动取消停放

futures::task::current().notify();

像这样:

impl Future for WaitForIt {    type Item = String;    type Error = Box
    
     ;    fn poll(&mut self) -> Poll
     
       {        let now = Utc::now();        if self.until < now {            Ok(Async::Ready(                format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls),            ))        } else {            self.polls += 1;            println!("not ready yet --> {:?}", self);            futures::task::current().notify();            Ok(Async::NotReady)        }    }}
     
    

现在代码完成了。 请注意，在我的情况下，该函数已被调用超过50k次， CPU占用也很高！

这是严重的浪费，也清楚地说明你为什么需要在某个合理的时间点去Unpark Future.( That's a waste of resources and clearly demonstrates why you should unpark your future only when something happened. )

另请注意循环如何仅消耗单个线程。 这是设计和效率的来源之一。 当然，如果需要，您可以使用更多线程。

Joining

Reactor可以同时运行多个Future，这也是他为什么如此有 那么我们该如何充分利用单线程: 当一个Future被停放的时候, 另一个可以继续工作。

对于这个例子，我们将重用我们的WaitForIt结构。 我们只是同时调用两次。 我们开始创建两个Future的实例：

let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1));println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1);let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1));println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2);

现在我们来调用futures::future::join_all， 他需要一个vec![]迭代器， 并且返回枚举过的Future

let v = vec![wfi_1, wfi_2];let sel = join_all(v);

我们重新实现的代码像这样:

fn main() {    let mut reactor = Core::new().unwrap();    let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1);    let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2);    let v = vec![wfi_1, wfi_2];    let sel = join_all(v);    let ret = reactor.run(sel).unwrap();    println!("ret == {:?}", ret);}

这里的关键点是两个请求是交错的：第一个Future被调用，然后是第二个，然后是第一个，依此类推，直到两个完成。 如上图所示，第一个Future在第二个之前完成。 第二个在完成之前被调用两次。

Select

Future的特性还有很多功能。 这里值得探讨的另一件事是select函数。 select函数运行两个（或者在select_all的情况下更多）Future，并返回第一个完成。 这对于实现超时很有用。 我们的例子可以简单：

fn main() {    let mut reactor = Core::new().unwrap();    let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1);    let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(2));    println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2);    let v = vec![wfi_1, wfi_2];    let sel = select_all(v);    let ret = reactor.run(sel).unwrap();    println!("ret == {:?}", ret);}

Closing remarks

下篇将会创建一个更Real的Future.

可运行的代码

extern crate chrono;extern crate futures;extern crate tokio_core;use futures::done;use futures::prelude::*;use futures::future::{err, ok};use tokio_core::reactor::Core;use std::error::Error;use futures::prelude::*;use futures::*;use chrono::prelude::*;use chrono::*;use futures::future::join_all;#[derive(Debug)]struct WaitForIt {    message: String,    until: DateTime
    
     ,    polls: u64,}impl WaitForIt {    pub fn new(message: String, delay: Duration) -> WaitForIt {        WaitForIt {            polls: 0,            message: message,            until: Utc::now() + delay,        }    }}iml Future for WaitForIt {    type Item = String;    type Error = Box
     
      ;    fn poll(&mut self) -> Poll
      
        {        let now = Utc::now();        if self.until < now {            Ok(Async::Ready(                format!("{} after {} polls!", self.message, self.polls),            ))        } else {            self.polls += 1;            println!("not ready yet --> {:?}", self);            futures::task::current().notify();            Ok(Async::NotReady)        }    }}fn main() {    let mut reactor = Core::new().unwrap();    let wfi_1 = WaitForIt::new("I'm done:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_1 == {:?}", wfi_1);    let wfi_2 = WaitForIt::new("I'm done too:".to_owned(), Duration::seconds(1));    println!("wfi_2 == {:?}", wfi_2);    let v = vec![wfi_1, wfi_2];    let sel = join_all(v);    let ret = reactor.run(sel).unwrap();    println!("ret == {:?}", ret);}