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听 GPT 讲 Rust Tokio 源代码 (7)

作者:fliter
  • 2024-02-08
    山东
  • 本文字数:19437 字

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File: tokio/tokio/src/io/stdout.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/stdout.rs这个文件的作用是提供对标准输出流(stdout)的异步 IO 支持。


详细介绍:


  1. stdout.rs文件中定义了四个结构体:Stdout, StdoutHandle, StdoutLockStdoutBackground.

  2. Stdout结构体是异步标准输出流(stdout)的主要处理器,用于管理和操作 stdout 的写入操作。它实现了AsyncWrite trait,表示可以进行异步写入操作。

  3. StdoutHandle结构体是对Stdout的引用,用于方便的创建StdoutLock

  4. StdoutLock结构体是一个包裹Stdout的锁,用于控制 stdout 的并发访问。它实现了DerefDerefMut trait,使得它可以像Stdout一样进行读写操作。

  5. StdoutBackground结构体是一个后台任务,用于将待写入的数据从内存缓冲区异步写入到 stdout。它实现了Future trait,表示它是一个异步任务。


这些结构体的作用是提供对标准输出流(stdout)的异步 IO 支持。Stdout用于管理和操作 stdout 的写入操作,StdoutHandle用于创建StdoutLockStdoutLock用于控制 stdout 的并发访问,并提供读写操作的接口,而StdoutBackground用于将待写入的数据异步写入 stdout。这些结构体的组合使得 tokio 能够在异步环境中有效地处理 stdout 的 IO 操作。

File: tokio/tokio/src/io/stdin.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/stdin.rs 文件是用于处理标准输入流(stdin)的模块。


该文件主要定义了三个结构体分别是AsyncStdin, Readline, ReadlineError


AsyncStdin结构体是一个用于从标准输入流读取数据的异步读取器。它实现了AsyncRead trait,允许用户以非阻塞方式读取来自 stdin 的数据。它使用了 tokio 运行时的异步 I/O 任务来实现异步读取。


Readline结构体是一个用于从标准输入流读取一行文本的异步读取器。它封装了AsyncStdin并提供了一个异步的readline方法,用户可以使用该方法以非阻塞的方式读取一行文本。


ReadlineError结构体是一个表示读取行操作中的错误的类型。它包含了一个std::io::Error类型的值,用于表示底层 I/O 操作的错误。该结构体提供了一些方法来创建和处理读取行时可能遇到的错误。


总的来说,tokio/tokio/src/io/stdin.rs 文件的作用是提供了一种异步的方式来处理标准输入流,使用户能够以非阻塞的方式从 stdin 读取数据。

File: tokio/tokio/src/io/async_write.rs

tokio/tokio/src/io/async_write.rs 是 Tokio 框架中实现异步写操作的模块。它定义了一些关于异步写的 trait 和方法的实现。


首先,让我们看一下 AsyncWrite trait,它是用来表示实现异步写操作的类型。AsyncWrite trait 提供了以下几个重要的方法:


  1. poll_write:该方法负责执行异步写操作,从缓冲区中将数据写入到底层的源。它的参数是待写入数据的引用,函数返回一个Poll枚举值,表示写操作是否就绪。如果写操作成功完成,返回Ok(Async::Ready(bytes_written)),其中bytes_written表示写入的字节数;如果写操作仍在进行中,返回Ok(Async::NotReady),表示需要继续等待写操作完成;如果写操作遇到错误,返回Err(error),其中error表示具体的错误信息。

  2. poll_flush:该方法用于执行异步刷新操作,将已写入但尚未发送的数据刷新到底层的源。它的工作方式与poll_write类似。如果刷新操作成功完成,返回Ok(Async::Ready(()));如果刷新操作仍在进行中,返回Ok(Async::NotReady);如果刷新操作遇到错误,返回Err(error)

  3. poll_close:该方法用于执行异步关闭操作,将底层的资源关闭。它的工作方式与poll_write类似。如果关闭操作成功完成,返回Ok(Async::Ready(()));如果关闭操作仍在进行中,返回Ok(Async::NotReady);如果关闭操作遇到错误,返回Err(error)


接下来,模块中还定义了一些具体类型的实现,这些类型实现了 AsyncWrite trait。其中包括:


  • AsyncWriteExt:该类型是一个扩展 trait,为实现了 AsyncWrite 的类型添加了一些方法,用于提供更加方便的异步写操作。

  • AsyncBufWrite:该类型是实现异步缓冲写操作的 trait,它为提供逐块写入数据的类型定义了方法和异步写缓冲区。


总的来说,tokio/tokio/src/io/async_write.rs 文件的作用是定义并实现异步写操作相关的 trait 和方法,以及提供一些具体类型的实现,用于在 Tokio 框架中进行异步写操作。

File: tokio/tokio/src/io/bsd/poll_aio.rs

文件路径 "tokio/tokio/src/io/bsd/poll_aio.rs" 中的代码主要实现了 I/O 多路复用 Poll 和 AIO(异步 I/O)的功能。


MioSource<T>(T) 是一个 wrapper 结构体,它的作用是将 Mio 的事件源(EventSource)转化为 tokio 的事件源。Mio 是一个跨平台的 I/O 事件处理库,它提供了一个高性能的事件驱动的非阻塞 I/O 操作。tokio 则是一个基于 futures 和 tokio-reactor 的异步 I/O 框架。Aio<E> 结构体表示一个异步 I/O 操作,泛型 E 表示 I/O 操作执行失败时可能产生的错误类型。它与 Mio 中的 I/O 操作非阻塞地进行相应的操作。AioEvent(ReadyEvent) 是一个编码在内核中将其声明为完全初始化的异步 I/O 事件。AioSource 这几个 trait 是异步 I/O 的源,它们表示异步 I/O 的源类型。其中, AsIoEvent 结合了 tokio 事件模型, AsIoData 用于从原始异步 I/O 实例生成 tokio 中的异步 I/O。


总之,这些结构体和 trait 的代码实现了异步 I/O 的相关功能,将 Mio 和 tokio 结合起来,使得 tokio 可以利用 Mio 的性能和跨平台特性来进行异步 I/O 操作处理。

File: tokio/tokio/src/io/interest.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/interest.rs 文件是用于定义与 IO 事件相关的数据结构和类型的文件。


该文件中定义了一个名为 Interest 的公共类型,它被用来表示感兴趣的 IO 事件。Interest 是一个使用 usize 作为内部存储的枚举结构体,定义了以下几个成员:


  1. Readable:表示对读取事件(如套接字可读)感兴趣。

  2. Writable:表示对写入事件(如套接字可写)感兴趣。

  3. Both:表示对读取和写入事件同时感兴趣。


Interest 结构体的作用是在事件循环中标识与 IO 事件相关的兴趣,可以用于注册、监听和处理 IO 事件。它是一个非常重要的数据结构,用于驱动异步 IO 操作。


此外,interest.rs 文件还定义了几个其他的类型和函数,例如:


  • InterestSet:一个 bitmask 类型,用于存储 Interest 类型的集合。

  • Ready:定义了 IO 事件就绪状态的枚举类型,在 tokio 中表示 IO 事件的准备就绪状态。

  • PollEvented:基于 IO 事件的异步驱动的结构体,负责与底层操作系统的 IO 事件相关的工作,例如注册、监听和删除关注的 IO 事件。


总结来说,tokio/tokio/src/io/interest.rs 文件定义了与 IO 事件相关的数据结构和类型,以及与其交互的方法和函数。Interest 结构体用于表示对 IO 事件感兴趣的类型,是驱动异步 IO 操作的重要组成部分。

File: tokio/tokio/src/io/blocking.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/blocking.rs 文件的作用是提供一个实现了 std::io::Read 和 std::io::Write trait 的 blocking I/O bridge。它允许在 tokio 的异步任务中使用阻塞的 I/O 操作。


在这个文件中,有三个结构体:Blocking<T>、Buf 和 State<T>。


  1. Blocking<T>: 这是实现了 std::io::Read 和 std::io::Write trait 的结构体。它是一个虚拟的 I/O 设备,允许在异步任务中执行阻塞操作。它包装了一个包含内部锁和条件变量的 Mutex,并提供了一些方法来进行阻塞的读写操作。

  2. Buf: 这是一个包含读写缓冲区的结构体。它提供了读写缓冲区的功能,用于在 Blocking<T>中进行数据的暂存和传输。

  3. State<T>: 这是一个枚举类型,表示 Blocking<T>的当前状态。它有三个变体:

  4. Empty: 当前没有数据需要读取或写入。

  5. Read: 需要从外部设备读取数据。

  6. Write: 需要将数据写入外部设备。


这些结构体和枚举类型的组合体现了 tokio 对阻塞 I/O 的支持。通过使用 Blocking<T>结构体,可以在 tokio 异步任务中执行阻塞 I/O 操作,使得异步任务能够同时处理多个 I/O 操作,提高并发性能。

File: tokio/tokio/src/io/ready.rs

在 Tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/ready.rs 文件的作用是实现了一个基于注册和通知机制的 IO 就绪状态管理器。


该文件中定义了名为 Ready 的枚举类型和相关方法。Ready 枚举的定义如下:


/// A set of readiness events.#[derive(Debug, PartialEq)]pub(super) enum Ready {    /// The underlying read readiness has changed.    Readable,    /// The underlying write readiness has changed.    Writable,    /// The underlying read and write readiness has changed.    ReadableAndWritable,    /// No readiness events.    None}
复制代码


Ready 枚举类型是一个包含了四个可能取值的代数数据类型。它表示 IO 的就绪状态,即读写操作是否可以进行。Ready 枚举包含以下几个成员:


  1. Readable:表示底层数据可读。当底层 IO 资源准备好可以被读取时,就会设置这个状态。

  2. Writable:表示底层数据可写。当底层 IO 资源准备好可以被写入时,就会设置这个状态。

  3. ReadableAndWritable:表示底层数据同时可读可写。当底层 IO 资源既可以读取又可以写入时,就会设置这个状态。

  4. None:表示没有任何就绪事件。当底层 IO 资源不可读不可写时,就会设置这个状态。


此外,文件还定义了 Ready struct,如下所示:


/// Identifies that the IO is readypub(super) struct Ready(usize);
复制代码


Ready struct 是一个简单的包装,它可以存储 usize 类型的值,并提供了一些方法用于操作这个值。


在 tokio/tokio/src/io/ready.rs 文件中的 Ready 枚举和 Ready struct 主要用于表示底层 IO 资源的就绪状态,并提供了状态判断和管理的功能。这样可以帮助 Tokio 框架在事件循环中管理和处理 IO 操作的就绪状态,从而实现高效的异步 IO 编程。

File: tokio/tokio/src/io/read_buf.rs

在 Tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/read_buf.rs 文件的作用是提供了一个可扩展的缓冲区类型 ReadBuf,它可以用于将读取时的数据进行缓冲。


文件中定义了一个名为 ReadBuf<'a>的结构体,它是一个可变引用的缓冲区,用于在读取数据时保存读取的结果。具体来说,ReadBuf 维护了一个指向缓冲区的可变引用,并通过起始位置和可用字节数来追踪缓冲区中可读取的数据。


这个结构体有以下几个主要的字段和方法:


  1. buf: &'a mut [u8]:一个可变引用,指向读取数据时的缓冲区。

  2. initialized: usize:一个 usize 类型的字段,记录已经写入到缓冲区的字节数。

  3. filled: bool:一个布尔类型的字段,标志着 buf 是否被填满。

  4. new(buf: &'a mut [u8]) -> ReadBuf<'a>:一个构造函数,用于创建一个新的 ReadBuf 实例。

  5. initialize(&mut self, n: usize):用于标记一部分缓冲区已初始化,即已写入的字节数。

  6. filled(&self) -> usize:返回已经填充的字节数。

  7. remaining(&self) -> usize:返回尚未填充的字节数。

  8. bytes(&self) -> &'a mut [u8]:返回对缓冲区的可变引用。


使用 ReadBuf,可以将缓冲区传递给一些需要读取数据的函数,函数会将读取的数据写入到缓冲区中,同时更新 ReadBuf 中的相应字段,以便后续处理。这样做可以提高读取数据的性能,减少系统调用的次数。

File: tokio/tokio/src/io/poll_evented.rs

在 Tokio 框架中,poll_evented.rs文件定义了一个名为PollEvented<E>的结构体以及相关的辅助结构体和实现。


PollEvented<E>结构体用于将"事件驱动 IO"的底层实现与 Tokio 的执行机制进行绑定。它允许使用者将底层的异步 IO 对象(例如文件描述符或套接字)与 Tokio 的事件循环进行集成。


PollEvented<E>具有以下作用和功能:


  • 作为底层 IO 对象的抽象化接口:它将底层的 IO 对象封装为统一的抽象接口,使得上层代码可以以统一的方式处理不同类型的 IO 对象。

  • 异步事件处理:它使用底层 IO 对象注册事件监听,当事件发生时,将其对应的事件加入到执行器(比如 Tokio 的事件循环)的任务队列中,以异步地处理这些事件。

  • 跨平台支持:它提供了适用于 Windows 和非 Windows 系统的不同实现,以实现跨平台支持。

  • 可扩展性:它为自定义的 IO 类型提供了一个可扩展的接口和实现,以便将其集成到 Tokio 框架中。


PollEvented<E>结构体中,主要的其他辅助结构体和实现包括:


  • Shared:一个共享的数据结构,用于在不同的任务间共享PollEvented实例,并且跟踪PollEvented是否在当前任务中注册,以便在需要时(例如取消注册时)进行一些操作。

  • Registration:表示对底层 IO 对象的事件注册操作。它提供了 API 用于在事件循环中注册和取消注册特定 IO 对象的事件。

  • PollEventedInner:一个内部辅助结构体,用于实际保存底层 IO 对象以及与其相关的事件和状态信息。


总结起来,PollEvented结构体和相关结构体是 Tokio 框架中实现异步 IO 的关键组件,它们提供了一种统一的方式来处理底层 IO 对象,并将其与 Tokio 的事件循环集成,以实现高效、可扩展的异步 IO 操作。

File: tokio/tokio/src/io/async_buf_read.rs

在 tokio 库的源代码中,tokio/tokio/src/io/async_buf_read.rs 文件定义了 AsyncBufRead trait 以及相关的函数和类型。其作用是提供异步缓冲区读取的功能。


AsyncBufRead trait 定义了异步缓冲区读取器的接口,该接口基于 tokio::io::AsyncRead trait,它提供了一系列的方法来从异步流中读取数据到缓冲区中。


这个 trait 定义了几个重要的方法,包括:


  1. async fn poll_fill_buf(&mut self) -> io::Result<&[u8]>:用于从异步流中获取数据到内部缓冲区中。返回的结果是一个不可变的字节数组的引用。如果内部缓冲区为空,则会尝试从异步流中读取数据填充缓冲区。如果读取成功,则返回读取到的数据。如果读取失败,则返回一个 io::Result 错误。

  2. async fn consume(&mut self, amt: usize):用于消耗从缓冲区中读取的数据。该方法通常在数据处理完毕后调用,以将读取的数据从缓冲区中移除。

  3. async fn read_until(&mut self, byte: u8, buf: &mut Vec<u8>) -> io::Result<usize>:搜索缓冲区中是否存在指定的字节,并将找到的字节及之前的数据读取到给定的缓冲区中。返回值表示读取到的字节数。如果找到指定字节,则会将找到的字节及其之前的数据移除。


AsyncBufRead trait 还提供了一些其他辅助函数和默认实现的方法,用于方便实现异步缓冲区读取器。


总的来说,tokio/tokio/src/io/async_buf_read.rs 文件中定义了于异步缓冲区读取相关的 trait 和方法,提供了一种在异步上下文中进行高效数据读取的方式。

File: tokio/tokio/src/io/async_fd.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/async_fd.rs 文件的作用是为异步 IO 提供了一个抽象的接口,以便在异步上下文中使用文件描述符(File Descriptor)。


在这个文件中,有几个关键的 struct 定义,分别是:


  1. AsyncFd<T>:这是一个泛型结构体,表示一个异步 IO 的文件描述符。它包装了一个原始的文件描述符 T,并提供了一组函数来进行异步读写操作。该结构体的主要作用是将底层的文件描述符和 tokio 的异步运行时关联起来,以便进行高效的异步 IO 操作。

  2. AsyncFdReadyGuard<'a, T>:这是一个生命周期参数化的结构体,表示异步 IO 的准备完成的保护器。当使用 AsyncFd 进行异步 IO 操作时,需要先获取一个 AsyncFdReadyGuard 的实例,以确保异步 IO 的准备工作已完成。如果异步 IO 操作开始前,准备工作没有完成,就会阻塞等待。

  3. AsyncFdReadyMutGuard<'a, T>:与 AsyncFdReadyGuard 类似,但是允许在异步 IO 准备的同时进行可变访问,即读取和写入。这个结构体允许同时拥有高效的异步 IO 操作和可变的访问权限。


这些结构体共同提供了对异步文件描述符的抽象和封装,以便在异步上下文中安全地进行 IO 操作。它们使用 tokio 的底层机制来实现异步 IO,并与 tokio 运行时紧密集成,提供了高性能和高可靠性的异步 IO 解决方案。

File: tokio/tokio/src/io/async_read.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/async_read.rs 文件的作用是定义了 AsyncRead trait,该 trait 是一个异步读取器的标准。


AsyncRead trait 是 tokio 中实现异步读取操作的基础,并提供了一些方法来操作异步读取器。它的目的是为了支持非阻塞 IO 操作,使得异步读取操作可以集成到 tokio 的事件循环中。


AsyncRead trait 定义了三个重要的方法:


  1. poll_read:该方法用于从输入流中异步读取数据到指定的缓冲区。它返回一个 Poll 类型的 Future,表示读取操作是否已经完成。

  2. poll_read_buf:该方法用于在输入流上异步填充指定的内存缓冲区。它返回一个 Poll 类型的 Future,表示填充操作是否已经完成。

  3. config:该方法允许设置异步读取操作的配置参数。


这些方法提供了异步读取操作的核心功能,并且利用 tokio 的异步框架进行了优化和集成。


AsyncRead trait 还有一些相关的辅助方法和 trait,如:


  • ReadBuf:表示一个待填充的缓冲区,并提供了一些方法来读取填充的状态。

  • Initializer:提供了初始化缓冲区的方法。

  • BufReader:异步包装了一个实现了 AsyncRead trait 的类型,并提供了缓冲区和流数量控制功能。


AsyncRead trait 使得开发者可以方便地定义自己的异步读取器,并利用 tokio 的异步框架从输入流中异步读取数据。它提供了一致的异步 IO 编程接口,使得开发者可以轻松地编写基于异步 IO 的应用程序。

File: tokio/tokio/src/io/mod.rs

tokio/tokio/src/io/mod.rs 这个文件是 Tokio 库中的 io 模块的入口文件,它定义了一系列与异步 I/O 相关的类型、函数和特性。下面详细介绍一下这个文件的作用:


  1. 异步 I/O 相关的类型:在 io 模块中,定义了一些与异步 I/O 相关的类型,比如 AsyncReadAsyncWrite 等。这些类型是 Tokio 对标准库中的 ReadWrite trait 进行扩展后的异步版本,用于进行非阻塞的异步读写操作。

  2. 异步 I/O 相关的错误类型:io 模块中定义了一些用于异步 I/O 操作的错误类型,比如 AsyncReadErrorAsyncWriteError。这些错误类型用于表示在异步读写操作中可能出现的异常情况,方便进行错误处理和错误传递。

  3. 异步 I/O 相关的函数和方法:在 io 模块中还定义了一些与异步 I/O 相关的函数和方法,比如 copyflush 等。这些函数和方法用于进行异步的数据拷贝和刷新操作。

  4. 异步 I/O 相关的辅助类型:io 模块中还提供了一些用于辅助异步 I/O 操作的类型,比如 AllowStdIoAllowStdIoExt。这些类型用于在异步上下文中允许使用标准库的同步 I/O 操作,方便进行异步和同步 I/O 的混合编程。


总结起来,tokio/tokio/src/io/mod.rs 文件的作用是定义了一系列与异步 I/O 相关的类型、函数和特性,提供了对异步 I/O 操作的支持和封装。通过这些定义,在使用 Tokio 进行异步编程时,可以方便地进行非阻塞的异步读写操作,并进行错误处理、数据拷贝等操作。

File: tokio/tokio/src/io/seek.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/seek.rs 这个文件的作用是提供异步 IO 操作时进行 seek 操作的功能。


在该文件中,包含了三个主要的结构体,分别是:


  1. Seek:是一个 trait,用于定义异步 seek 操作的方法。它是 tokio 库为实现异步 io 流处理而提供的标准 trait 之一。这个 trait 主要定义了异步 seek 操作的方法,包括poll_seekstart_seek

  2. SeekFromFuture:是一个实现了Future trait 的结构体,用于表示异步 seek 操作的状态。它包含一个stream字段,用于存储异步 IO 流,以及一个pos字段,用于表示所需 seek 的位置。SeekFromFuture实现了poll方法来处理 seek 操作的异步逻辑。具体来说,它会通过调用stream.start_seek方法返回一个Future,并将其包装为Pin<Box<dyn Future<Output = Result<u64, io::Error>>>>类型的对象。在start_seek的实现中,它会检查是否需要进行 seek 操作,然后调用实际的 seek 操作方法,并返回Future来表示操作的完成。

  3. SeekFrom:是一个表示偏移量的枚举类型。它有两个变体,分别是StartCurrent,用于表示相对于文件开头和当前位置的偏移量。这个类型实现了From trait,可以方便地从std::io::SeekFrom类型转换。


总而言之,tokio/tokio/src/io/seek.rs 文件提供了异步 IO 操作的 seek 功能的实现,包括定义了Seek trait,实现了SeekFromFuture结构体和SeekFrom枚举类型,这些都是为了支持在异步 IO 流中进行 seek 操作。

File: tokio/tokio/src/io/stderr.rs

在 Tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/stderr.rs 文件的作用是提供了一个用于处理标准错误输出的功能。此文件定义了一些结构体(Stderr、StderrWriter、StderrLock 和 StderrHandle),用于在 Tokio 运行时中执行对标准错误输出的操作。


  1. Stderr:这是一个用于表示标准错误输出的异步读取器。它实现了 AsyncRead trait,允许在 Tokio 上下文中异步读取标准错误输出。

  2. StderrWriter:这是一个用于向标准错误输出写入数据的异步写入器。它实现了 AsyncWrite trait,允许在 Tokio 上下文中异步写入数据到标准错误输出。

  3. StderrLock:这是对标准错误输出的加锁类型,确保在多线程调用标准错误输出时不会导致竞争条件。

  4. StderrHandle:这个结构体是一个包装器,提供了对标准错误输出的同步访问。它实现了 Deref 和 DerefMut traits,以便将内部的 Stderr 包装器实例转换为 std::io::Stderr 类型,使得可以使用标准库提供的同步 IO 方法进行标准错误输出。


总体而言,tokio/tokio/src/io/stderr.rs 文件提供了一套功能,使得程序可以在 Tokio 异步运行时环境中进行对标准错误输出的读取和写入操作。这种异步 IO 模型可以带来更好的性能和资源利用率,特别适用于高并发的网络应用程序。

File: tokio/tokio/src/io/split.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/io/split.rs 文件的作用是将读写操作拆分为独立的读半部分和写半部分。


这个文件定义了四个重要的 struct:ReadHalf<T>、WriteHalf<T>、Inner<T>和 Guard<'a>。


  1. ReadHalf<T>:该 struct 表示拆分后的读半部分,它持有一个实现了 AsyncRead trait 的类型 T,并对其进行包装。ReadHalf<T>实现了对 AsyncRead trait 的方法,以便进行非阻塞的读取操作。

  2. WriteHalf<T>:该 struct 表示拆分后的写半部分,它持有一个实现了 AsyncWrite trait 的类型 T,并对其进行包装。WriteHalf<T>实现了对 AsyncWrite trait 的方法,以便进行非阻塞的写入操作。

  3. Inner<T>:该 struct 是 ReadHalf<T>和 WriteHalf<T>共有的内部类型,用于在拆分时分别持有读写的实现类型 T,并提供一些共有的功能。

  4. Guard<'a>:该 struct 是一个生命周期标记,用于保证在创建 ReadHalf 和 WriteHalf 时,对应的 Inner<T>生命周期必须比它们的生命周期要长。这样可以保证在使用 ReadHalf 和 WriteHalf 时,Inner<T>的引用依然有效,从而避免悬垂引用的问题。


通过将读写操作拆分为独立的读半部分和写半部分,tokio 能够同时进行非阻塞的读写操作,从而实现了高效的异步 IO。拆分的过程中,Inner<T>起到了协调和共享的作用,而 Guard<'a>则用于保证内部引用的有效性。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/worker.rs

文件目录:tokio/tokio/src/runtime/metrics/worker.rs


作用:这个文件是 tokio(一个基于 Rust 的异步编程框架)运行时的度量指标模块的一部分,负责收集和记录与 Worker 相关的度量指标。


文件详细介绍:


  1. pub(crate) struct WorkerMetrics: WorkerMetrics 结构体是 Worker 的度量指标收集器,负责记录与工作线程(worker)相关的度量指标。它包含了以下字段:

  2. task_count: 记录当前工作线程正在执行的任务数量。

  3. idle_start_time: 记录工作线程进入空闲状态的起始时间。

  4. idle_time: 记录工作线程的总空闲时间。

  5. work_start_time: 记录工作线程开始执行任务的起始时间。

  6. work_time: 记录工作线程的总执行任务时间。

  7. poll_count: 记录工作线程调用 Poll::poll 的次数。

  8. impl WorkerMetrics: WorkerMetrics 结构体的实现部分定义了与度量指标相关的方法:

  9. new() -> Self: 创建一个新的 WorkerMetrics 实例。

  10. on_work_start(&mut self): 在工作线程开始执行任务时更新度量指标。

  11. on_work_end(&mut self): 在工作线程完成任务时更新度量指标。

  12. on_poll(&mut self): 在工作线程调用 Poll::poll 时更新度量指标。

  13. on_idle_start(&mut self): 在工作线程进入空闲状态时更新度量指标。

  14. on_idle_end(&mut self): 在工作线程结束空闲状态时更新度量指标。

  15. pub(crate) struct WorkerMetricsRecorder: WorkerMetricsRecorder 结构体是度量指标的记录器,负责将 WorkerMetrics 中的度量指标记录到度量输出源(MetricSink)中。

  16. record_metrics(&self, metrics: &WorkerMetrics): 将 Worker 的度量指标记录到度量输出源中。


这个文件的作用是通过 WorkerMetrics 结构体和 WorkerMetricsRecorder 结构体实现了度量指标的收集和记录功能,用于统计和监测 tokio 运行时中工作线程的执行情况,包括任务数量、空闲时间、任务执行时间等。这些度量指标的记录对于分析、调优和监控 tokio 运行时的性能和健康状态非常有帮助。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/io.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/runtime/metrics/io.rs 文件是用来收集与 IO 操作相关的度量指标(metrics)的。


该文件定义了一些用于收集 IO 操作度量指标的结构体,其中包括:


  1. IoDriverMetrics:该结构体用于存储 IO 驱动的度量指标信息,包括 IO 读取字节数、IO 写入字节数、IO 读取次数、IO 写入次数等。

  2. ReadDriverMetrics:该结构体用于存储 IO 读取相关的度量指标信息,包括读取字节数、读取次数等。

  3. WriteDriverMetrics:该结构体用于存储 IO 写入相关的度量指标信息,包括写入字节数、写入次数等。


这些结构体被用作度量指标的收集器,主要在tokio::io模块中的不同地方被使用。度量指标的收集主要发生在 IO 操作执行期间,通过记录读取和写入的字节数以及次数等信息来监控 IO 操作的性能和行为。这些度量指标可以被用于性能优化、调试和监控等方面的工作。


总的来说,tokio/tokio/src/runtime/metrics/io.rs 文件中的结构体和函数提供了一个可扩展的 IO 操作度量指标收集框架,使得开发者可以方便地收集、监控和分析 IO 操作的性能和行为。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/batch.rs

tokio/tokio/src/runtime/metrics/batch.rs 是 Tokio 运行时库中的一个文件,它主要定义了与度量相关的结构体和相关的功能实现。


MetricsBatch 结构体是用来收集和批处理度量事件的,它拥有一个 Vec<MetricsEvent> 的 buffer,当度量事件到达时,可以将其添加到 buffer 中。MetricsBatch 还实现了度量事件的批处理逻辑,即当 buffer 达到一定大小或者经过一段时间后,就会执行批处理操作。在批处理操作中,可以将多个度量事件发送到度量报告器(Metric Reporter)中。


PollTimer 结构体用于度量度量上一个轮询的时间间隔,即度量事件的频率。它记录了上一次度量事件被执行的时间,当需要收集度量时,可以使用它来判断是否需要执行度量操作。


同时,这个文件中还定义了一些相关的实用函数和类型别名,用于度量过程中的计时、记录错误等。


总的来说,tokio/tokio/src/runtime/metrics/batch.rs 提供了度量数据的批处理和调度的功能,以及度量事件的频率控制,方便开发者监控和调优 Tokio 程序的性能和运行状况。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/scheduler.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/runtime/metrics/scheduler.rs 文件的作用是收集关于调度器(scheduler)的指标数据。调度器是 tokio 的核心组件之一,负责管理和调度执行异步任务的线程池。


文件中定义了一个名为 SchedulerMetrics 的结构体,用于收集、记录和报告与调度器相关的指标。SchedulerMetrics 结构体使用了一系列的内部结构体和枚举类型来表示不同的指标。这些内部结构体和枚举类型包括:


  1. PendingTasks:表示等待执行的任务数。

  2. MaxTasks:表示调度器支持的最大任务数。

  3. RunningTasks:表示当前正在执行的任务数。

  4. IdleWorkers:表示当前空闲的工作线程数。

  5. ThrottledWorkers:表示当前受限制的工作线程数。

  6. WorkerCount 和 ThreadCount:分别表示工作线程和线程数的统计信息。

  7. MetricsKind:表示指标的类型,可以是计数、计时或布尔值。


SchedulerMetrics 结构体还包含了一些方法,用于更新和获取指标数据。这些方法包括:


  1. new:创建一个新的 SchedulerMetrics 实例。

  2. update:更新指标数据。

  3. pending_tasks:获取等待执行的任务数。

  4. max_tasks:获取最大任务数。

  5. running_tasks:获取当前正在执行的任务数。

  6. idle_workers:获取当前空闲的工作线程数。

  7. throttled_workers:获取当前受限制的工作线程数。

  8. worker_count:获取工作线程数的统计信息。

  9. thread_count:获取线程数的统计信息。


通过使用 SchedulerMetrics 结构体和相关方法,tokio 能够在运行时收集并报告有关调度器的重要指标,以便开发人员可以监控和优化系统的性能。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/mock.rs

tokio/tokio/src/runtime/metrics/mock.rs 这个文件定义了模拟器(metrics/mock.rs)的结构和方法,用于测试和模拟 Tokio 的度量指标。它主要用于在测试环境中使用假的度量指标,以验证调度器和工作器的行为是否正确。


下面是每个结构的作用:


  1. SchedulerMetrics: 这个结构用于模拟调度器的度量指标。它包含了对调度程序运行次数、挂起次数、任务执行次数等指标的跟踪。同时,它还提供了一些方法用于增加相应的指标数,在测试中可以通过调用这些方法来模拟调度器的行为并验证其正确性。

  2. WorkerMetrics: WorkerMetrics 用于模拟工作器的度量指标。它记录了工作者的运行次数、任务执行次数、等待队列的长度等指标。它也提供了类似 SchedulerMetrics 的增加指标的方法,供测试中使用。

  3. MetricsBatch: MetricsBatch 结构用来存储度量指标的批处理数据。它是一个简单的结构体,定义了需要一次批量处理的度量指标和对应的值。主要用于模拟的度量器收集指标数据。

  4. HistogramBuilder: HistogramBuilder 是用于构建直方图(Histogram)的辅助工具。直方图是一种经常用于度量、统计和分析数据分布的工具。它提供了写入数据和获取统计数据的方法,用于对任务执行时间的统计。


以上这些结构体主要用于在测试环境中模拟和记录度量指标的数据,以确保 Tokio 的调度器和工作器的行为符合预期。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/histogram.rs

在 tokio 的源代码中,tokio/tokio/src/runtime/metrics/histogram.rs 文件是实现 tokio 的度量功能中的直方图部分。该文件定义了 Histogram、HistogramBuilder 和 HistogramBatch 结构体,并实现了适用于直方图的度量方法。


Histogram 结构体用于表示直方图,它包含了直方图的配置和数据。直方图通常用于度量某个范围内的值的分布情况。HistogramBuilder 结构体用于创建直方图的构建器,可以设置直方图的配置信息。HistogramBatch 结构体用于在直方图中添加批量数据。


直方图的构建器 HistogramBuilder 允许用户设置直方图的配置参数,包括桶的数量、桶的宽度、最小值和最大值等。通过构建器创建的直方图可以保证存储在桶中的值介于最小值和最大值之间,且只在特定宽度的桶中存储,这有助于有效地度量和分析数据的分布情况。


HistogramBatch 结构体用于在直方图中批量添加数据,这样可以避免频繁地更新直方图,提高性能。HistogramBatch 提供了 add 方法,用于向直方图中添加单个数据点,以及 add_multiple 方法,用于向直方图中添加多个数据点。在添加数据后,可以通过调用 flush 方法将数据刷新到直方图中,以便实时地观察数据的分布情况。


而 HistogramScale 枚举用于表示直方图的刻度范围,包括线性和对数两种模式。线性模式表示直方图的桶宽度是相等的,对应于等距离的值范围。对数模式表示直方图的桶宽度是按指数级增长的,对应于对数刻度的值范围。刻度模式的选择取决于所度量的数据的特性和分布情况。


总之,tokio/tokio/src/runtime/metrics/histogram.rs 文件中定义了直方图相关的结构体和方法,提供了测量和分析数据分布情况的功能。 Histogram、HistogramBuilder 和 HistogramBatch 结构体分别用于表示直方图、创建直方图、批量添加数据。HistogramScale 枚举则用于表示直方图的刻度范围。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/mod.rs

tokio/tokio/src/runtime/metrics/mod.rs 文件的作用是定义了用于度量统计信息的结构体、枚举类型和函数。


具体来说,该文件定义了以下内容:


  1. Stats 结构体:表示运行时的统计信息,包括任务执行时间、操作系统层面的调度信息等。

  2. TaskKind 枚举类型:表示任务的类型,包括正在运行的任务、待完成的任务和已完成的任务等。

  3. TaskStats 结构体:表示单个任务的统计信息,包括任务的状态、执行时间和调度次数等。

  4. Metrics 结构体:表示度量统计的结构体,包含了所有任务的统计信息、事件循环的统计信息和总体的度量信息。

  5. MetricsSnapshot 结构体:表示度量统计信息的快照,包含了某一时刻的度量数据。

  6. DurationCounter 结构体:表示用于计算持续时间的计数器,在度量统计中用于计算任务执行时间等。

  7. 构造函数和方法:该文件还定义了一些用于构造和更新度量统计数据的函数和方法,比如更新任务执行时间、更新任务调度次数等。


总体来说,tokio/tokio/src/runtime/metrics/mod.rs 文件的作用是提供了一套用于度量和统计 Tokio 运行时的数据结构和函数,方便开发者分析和监控 Tokio 的运行状态,从而优化和改进代码的性能和效率。

File: tokio/tokio/src/runtime/metrics/runtime.rs

在 tokio 的源代码中,tokio/tokio/src/runtime/metrics/runtime.rs 文件的作用是定义了与运行时度量相关的结构和方法。该文件主要负责收集和报告 Tokio 运行时的度量指标信息。


具体来说,文件中定义了以下几个重要的结构体:


  1. RuntimeMetrics:这是一个包含了运行时度量指标的结构体,包括不同事件的计数、执行事件的持续时间等。它是整个度量系统的核心,用于收集和保存度量信息。

  2. SchedulerMetrics:这是 RuntimeMetrics 中的一个子结构体,用于收集与调度器相关的度量信息,例如线程池中运行的任务数、任务的执行耗时等。

  3. TokioThreadPoolMetrics:这是 RuntimeMetrics 中的另一个子结构体,用于收集与 Tokio 线程池相关的度量信息,例如线程池中工作线程的数量、线程池中等待的任务数等。


除了以上结构体,runtime.rs 文件还定义了许多度量相关的方法和宏。其中最重要的是with_default方法和metrics_fut宏。


  • with_default方法:该方法接受一个闭包并在其内部运行,期间会自动收集度量信息并将其作为RuntimeMetrics的静态实例传递给闭包。这使得在代码中可以方便地收集并报告运行时度量指标。

  • metrics_fut宏:这是一个用于收集异步任务度量信息的宏。当使用metrics_fut包装一个Future时,它会在执行之前创建一个度量指标的实例,并在任务完成后更新度量信息。这使得可以方便地收集异步任务的度量数据。


总的来说,runtime.rs 文件在 Tokio 运行时中起到了度量和跟踪运行时行为的作用。通过定义结构体和方法,可以方便地收集并报告运行时度量指标,帮助开发者监视和优化应用程序的性能。

File: tokio/tokio/src/runtime/coop.rs

在 Tokio 的源代码中,coop.rs 文件包含了协作调度器(cooperative scheduler)的实现。协作调度器是 Tokio 实现异步任务调度的核心组件之一。


协作调度器的作用是管理和调度异步任务,确保它们以一种公平的方式使用系统资源。它负责在各个任务之间共享处理器时间,并且能够自动切换任务的执行上下文。


下面是关于每个数据结构的详细介绍:


  1. Budget(Option<u8>): 这个结构体代表一个任务的预算。预算是一个表示任务执行的虚拟权重的概念。通过给每个任务分配不同的预算,协作调度器可以根据任务的重要性和优先级进行合理的调度。它包含一个可选的无符号 8 位整数,用于表示预算的数量。

  2. BudgetDecrement: 这个结构体用于在任务执行时降低任务的预算。每当任务执行一部分时,都可以调用此对象的decrement方法来减少预算。当预算减少到零时,该任务将被强制切换为另一个任务。

  3. ResetGuard: 这个结构体是一个对预算的重置的保护对象。它在创建时保存当前任务的预算,并在生命周期结束时将预算恢复到先前的状态。这样可以确保在特定任务上下文中重置预算时不会出现问题。

  4. RestoreOnPending(Cell<Budget>): 这个结构体用于在任务暂停时恢复预算。它包含一个包装了CellBudget,当任务暂停时可以将预算恢复到先前的状态。


这些数据结构一起工作,以实现协作调度器的核心功能。它们通过任务预算的管理和装饰,确保任务之间的公平性和适当的资源分配。

File: tokio/tokio/src/runtime/park.rs

tokio/tokio/src/runtime/park.rs 文件是 Tokio 运行时中的 park 模块。它提供了一个线程阻塞和唤醒的机制,用于实现任务调度和线程调度。


ParkThread 是 park 模块的核心结构之一,它代表了一个可以进行线程阻塞的线程。具体来说,ParkThread 是一个包含 Future trait 的 trait object 的结构体。Future trait 定义了一种异步操作的抽象,代表了一个可能尚未完成的计算。


UnparkThread 用于唤醒被阻塞的线程。它是一个包含函数指针的结构体,可以接受一个 ParkThread 对象作为参数,并通过调用该对象内部的唤醒方法将线程唤醒。


Inner 是 park 模块的另一个核心结构,代表了 park 的内部状态。它包含了一些类型为 RefCell 的字段,用于存储线程的状态和一些与调度相关的信息。


CachedParkThread 则是对 ParkThread 的一种优化。在 Tokio 中,为了提高性能,线程的 park 操作通常会被缓存起来以供重用。CachedParkThread 是一种缓存的线程结构,用于存储已经完成 park 操作的线程,并在需要时提供给其他线程使用。


总的来说,tokio/tokio/src/runtime/park.rs 文件中的结构体和函数提供了一套线程阻塞和唤醒的机制,用于实现 Tokio 的任务调度和线程调度。通过这些机制,Tokio 可以高效地处理异步任务和并发操作。

File: tokio/tokio/src/runtime/driver.rs

在 Tokio 源代码中,tokio/tokio/src/runtime/driver.rs这个文件的作用是实现 Tokio 的运行时驱动器。


Driver是 Tokio 运行时的主要结构,它负责调度所有的任务。它包含一个Handle,它允许用户在运行时上下文之外控制 Tokio 运行时。


Handle是一个Arc<Mutex<inner::Handle>>的别名,它提供了对Driver的控制。它允许用户使用block_on函数在运行时上下文之外的代码块中运行异步代码,以及在任何地方获取异步计算的结果。


Cfg是 Tokio 运行时的配置结构。它包含各种配置选项,例如线程池大小和阻塞等待超时。


IoStackDriver内部使用的枚举。它定义了 Io 驱动的堆栈类型,目前有两个实现:ParkThreadSelectParkThread使用了基于park的线程阻塞机制,而Select使用mio提供的非阻塞 I/O。


IoHandleDriver的 Io 句柄,它负责管理所有 I/O 事件的等待和处理。它实现了StreamPollEvented trait,让用户可以使用异步 I/O 操作。


TimeDriver是一个枚举,它定义了不同的时间驱动实现。目前有两种实现:SlackerTimerHeapSlacker使用了一个简单的线程和锁机制来实现计时器,而TimerHeap使用了二叉堆数据结构来存储计时器并定期处理超时事件。


总而言之,driver.rs文件实现了 Tokio 的运行时驱动器,它管理任务的调度和 I/O 事件的处理,同时提供了配置和控制的接口。它还实现了各种不同类型的堆栈、句柄和驱动,以便根据需求选择最合适的实现。

File: tokio/tokio/src/runtime/context/current.rs

"tokio/tokio/src/runtime/context/current.rs"是 Tokio 运行时中的一个文件,它定义了一个全局的当前任务的上下文,以及一些与当前任务相关的结构体。


首先,SetCurrentGuard 结构体是一个上下文守护对象,主要负责设置当前运行时任务的上下文。当创建 SetCurrentGuard 对象时,它会获取当前任务运行时的上下文,并将其设置为当前任务的上下文。在离开其作用域之前,SetCurrentGuard 会将上下文恢复为原来的值。


HandleCell 是一个包装了 SetCurrentGuard 的智能指针结构体。它主要用于在不同的执行上下文中访问当前任务的上下文,而不需要创建额外的作用域。HandleCell 内部包含了一个 Rc<Cell<Option<NonNull>>>,它存储了一个指向 SetCurrentGuard 的引用计数指针。HandleCell 通过实现 Deref 和 DerefMut traits,可以将其当作 SetCurrentGuard 使用。


在 Tokio 中,运行时通过当前任务上下文来管理和执行异步任务。每个任务在运行时切换时,都需要更新当前任务的上下文,以便正确地执行异步操作。current.rs 文件中的代码定义了一种机制,使得可以方便地获取和设置当前任务的上下文。


使用 SetCurrentGuard 和 HandleCell 可以实现以下功能:


  • 在一个作用域内,将某个具体任务的上下文设置为当前任务的上下文,以便正确执行异步操作。

  • 在异步代码中,通过 HandleCell 访问当前任务的上下文,而无需在每个代码块中创建 SetCurrentGuard 对象。


总之,current.rs 文件中的代码为 Tokio 提供了一种方便的方法来管理和切换当前任务的上下文。通过 SetCurrentGuard 和 HandleCell 结构体,可以方便地设置和访问当前任务的上下文,以便正确地执行异步任务。

File: tokio/tokio/src/runtime/context/scoped.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/runtime/context/scoped.rs 文件的作用是定义了 Scoped 和 Reset 结构体,用于实现 Tokio 运行时的上下文管理。


首先,Scoped<T>是一个表示作用域的结构体。每当 Tokio 需要创建一个新的上下文时,会使用 Scoped<T>结构体将该上下文与当前的执行器进行绑定。Scoped<T>的定义如下:


struct Scoped<T> {    // ... 省略部分字段    #[pin]    future: Option<T>,}
impl<T> Drop for Scoped<T> { // ... 省略部分实现}
impl<T> Scoped<T> { pub fn new(ctx: T) -> Self { Scoped { inner: Some(ctx), future: None, // ... 省略部分字段初始化 } }
// ... 省略部分方法}
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Scoped<T>结构体有一个泛型字段inner,用于存储上下文的实例。它还有一个future字段,用于存储与该上下文绑定的执行器。Scoped<T>实现了 Drop trait,确保在其析构时解绑执行器,并释放上下文。它还提供了new方法用于创建 Scoped<T>实例,并提供了其他一些方法用于访问和操作内部字段。


其次,Reset<'a>是一个表示上下文重置的结构体。在 Tokio 中,有时需要在不同的执行器之间切换上下文。Reset<'a>结构体通过闭包跟踪需要重置的上下文,从而在需要切换上下文时,可以有效地将之前的状态重置到初始状态。Reset<'a>的定义如下:


struct Reset<'a> {    enter: Local<'a>,    // ... 省略部分字段}
impl<'a, Ctx: 'a> Drop for Reset<'a, Ctx> { // ... 省略部分实现}
impl<'a, Ctx: 'a> Reset<'a, Ctx> { pub fn new(ctx: &'a Ctx) -> Self { Reset { enter: tokio::executor::enter().expect("already entered"), // ... 省略部分字段初始化 } }
// ... 省略部分方法}
复制代码


Reset<'a, Ctx>结构体有一个泛型字段enter,用于存储当前的执行上下文。它通过实现 Drop trait 来确保在其析构时,恢复到初始执行上下文。Reset<'a>提供了new方法用于创建 Reset<'a, Ctx>实例,并提供了其他一些方法用于访问和操作内部字段。


简而言之,Scoped<T>和 Reset<'a>结构体提供了 Tokio 运行时的上下文管理功能。Scoped<T>用于将上下文绑定到当前执行器,并在其析构时解绑执行器。Reset<'a>用于在不同的执行器之间切换上下文,并在切换完毕后将状态重置到初始状态。这些结构体的实现使得 Tokio 能够高效地管理和切换上下文,从而实现异步非阻塞的任务调度和执行。

File: tokio/tokio/src/runtime/context/blocking.rs

在 tokio 的源代码中,tokio/tokio/src/runtime/context/blocking.rs 文件的作用是为了支持在异步任务中执行阻塞操作。


具体来说,tokio 是一个基于异步编程的运行时框架,主要用于构建高效的、非阻塞的异步应用。然而,有些操作可能是阻塞的,例如文件 I/O、网络操作等。为了解决这个问题,tokio 引入了blocking模块,以支持在异步任务中执行阻塞操作。


文件中的BlockingRegionGuardDisallowBlockInPlaceGuard是两个结构体,用于控制和管理阻塞操作。以下是它们的作用:


  1. BlockingRegionGuard:该结构体是阻塞区域的守卫,用于标记当前代码块为阻塞区域。在阻塞区域中,可以执行阻塞操作,而不会对其他异步任务造成影响。当阻塞操作完成后,守卫会被释放,允许其他任务进入阻塞区域。

  2. DisallowBlockInPlaceGuard:该结构体是阻塞不合理的守卫,用于阻止在不适当的位置执行阻塞操作。在某些情况下,阻塞操作可能会导致性能下降或死锁等问题。该守卫的作用就是确保在不适合的位置禁用阻塞操作,以避免潜在的问题。


通过使用这些结构体,tokio 在异步任务中可以安全地处理阻塞操作,同时确保整个系统的性能和可靠性。

File: tokio/tokio/src/runtime/context/runtime_mt.rs

在 tokio 源代码中,tokio/tokio/src/runtime/context/runtime_mt.rs 文件的作用是定义了 Tokio 的多线程运行时(multi-thread runtime)。这个运行时主要用于在多个线程上执行异步任务,以提高并发性能。


文件中定义了以下几个 struct:


  1. Reset:这是一个 trait,用于在每个线程上重置运行时的上下文。它是为了支持在多个线程上使用不同的上下文环境(例如,在测试中使用不同的运行时环境)而设计的。

  2. EnterRuntime:这是一个 struct,实现了 Reset trait。它在指定的线程上启动 Tokio 的多线程运行时,并在退出时恢复上下文。

  3. EnterRuntime::new():创建一个新的 EnterRuntime 实例,并将当前线程标记为 Tokio 运行时线程。这个方法会获取当前线程的上下文,并将其保存在一个全局变量中。

  4. EnterRuntime::block_on():在当前线程上阻塞执行指定的异步任务,直到任务完成为止。这个方法会在当前线程上创建一个执行上下文,并将异步任务添加到执行队列中。

  5. Runtime:这是一个 struct,用于创建和管理 Tokio 的多线程运行时。它实现了 tokio_rt::Runtime trait。

  6. Runtime::new():创建一个新的 Runtime 实例。这个方法会初始化全局的异步运行时,并启动一个主线程用于处理异步任务的调度。

  7. Runtime::block_on():在当前线程上阻塞执行指定的异步任务,直到任务完成为止。这个方法会将任务添加到主线程的任务调度器中,然后在当前线程上等待任务的完成。


通过使用这些 struct,tokio 的多线程运行时能够在多个线程上同时执行异步任务,并提供了一种简单的方式来创建和管理运行时环境。

File: tokio/tokio/src/runtime/context/runtime.rs

该文件的主要作用是实现 Tokio 的运行时(runtime)上下文。它定义了 Runtime 结构体和一些与运行时上下文相关的类型和函数。


  • Runtime 结构体是 Tokio 的主要运行时类型。它封装了执行异步任务所需的所有资源,包括线程池、定时器、事件驱动等。Runtime 提供了创建和管理 Tokio 运行时的方法,例如创建异步任务、等待任务完成、终止运行时等。通过 Runtime,可以在应用程序中轻松地执行异步任务。

  • EnterRuntimeGuard 是用于更改当前线程上下文并进入 Tokio 运行时的结构体。在使用 Tokio 之前,要先进入运行时,可以使用 tokio::runtime::Runtime::enter 方法创建 EnterRuntimeGuard 的实例,并将其与当前线程关联起来。同时,EnterRuntimeGuard 还提供了一个 exit 方法,用于退出运行时,以便在离开作用域时自动退出。

  • EnterRuntime 是一个枚举类型,表示可以通过不同的方式进入 Tokio 运行时的上下文。它具有三种不同的变体:

  • Default 变体表示使用默认的 Tokio 运行时上下文。当不需要自定义上下文时,可以使用此变体进入运行时。

  • Basic 变体使用指定的基本运行时上下文进入运行时。这个变体适用于那些需要自定义一些运行时选项的情况。

  • Handle 变体使用一个特定的运行时句柄进入运行时。这个变体适用于已经获取到运行时句柄的情况。


通过这些类型和方法,Tokio 的运行时上下文能够提供了一个高效、方便的异步执行环境,使得用户可以轻松地编写和管理异步任务。

File: tokio/tokio/src/runtime/context.rs

文件tokio/tokio/src/runtime/context.rs定义了与任务上下文相关的结构体和类型。主要作用是为执行异步任务提供了一个上下文环境,管理任务的状态和运行时的一些配置。


该文件中定义了几个重要的结构体,包括ContextRunningBasicScheduler等。


  1. Context结构体:代表了一个任务的上下文,包含了任务的状态和运行时所需的一些信息,如调度器、当前任务的栈、Waker 等等。它是 tokio 运行时为每个任务创建的一个抽象,用于管理任务的执行和状态切换。

  2. Running结构体:是 tokio 运行时的一个运行状态标志,用于表示当前是否处于运行任务的状态。只有正在运行的任务才可执行 I/O 操作和阻塞等操作。

  3. BasicScheduler结构体:是一个简单的调度器,用于异步任务的调度和执行。它是 tokio 运行时的默认调度器,负责在不同的任务之间进行切换,以实现多任务的并发执行。BasicScheduler内部维护了一个任务队列,按照一定的调度算法选择下一个要执行的任务,同时也负责管理任务的状态和时间片的分配。


总体来说,context.rs文件定义了任务上下文相关的结构体和类型,提供了 tokio 运行时的基础设施,在异步任务的执行过程中管理任务的状态、调度和切换等操作。它是 tokio 运行时实现异步任务调度和执行的核心组件之一。

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