基本概念
- Context：提供异步任务执行的上下文信息，最重要的是包含Waker
- Waker：用于唤醒被挂起的异步任务的机制
- Poll：Future的轮询状态,
Ready或Pending
Context的定义
Context 是Rust标准库中std::task模块提供的结构体，它主要包含：
- 对
Waker的引用 - 可选的任务本地存储
在Tokio中，Context主要用于：
impl Future for MyFuture {
type Output = ();
fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Self::Output> {
// 使用 cx.waker() 获取 Waker
// 当 I/O 未就绪时，保存 Waker 以便后续唤醒
}
}
Waker的核心实现
在Tokio中，Waker是异步任务通知机制的核心。先看看Tokio中的关键实现
pub(super) struct WakerRef<'a, S: 'static> {
waker: ManuallyDrop<Waker>,
_p: PhantomData<(&'a Header, S)>,
}
Waker的创建
fn raw_waker(header: NonNull<Header>) -> RawWaker {
let ptr = header.as_ptr() as *const();
RawWaker::new(ptr, &WAKER_VTABLE)
}
Waker的VTable
static WAKER_VTABLE: RawWakerVTable = RawWakerVTable::new(
clone_waker, // 克隆 Waker
wake_by_val, // 消费 Waker 并唤醒任务
wake_by_ref, // 不消费 Waker 的情况下唤醒任务
drop_waker, // 释放 Waker 资源
);
waker的生命周期
- 创建： 当任务被创建时，会创建一个对应的Waker
- 唤醒：当I/O事件就绪或定时器触发
- 消费：任务被唤醒后，Waker会被消费掉
- 重建：如果需要再次唤醒任务，需要重新创建Waker
工作流程示例
简易的任务唤醒流程：
1. 任务创建
let task = async {
//异步代码
}
tokio::spawn(task);
2. Waker创建
- Tokio运行时为任务创建Waker
- Waker包含指向任务状态的指针
3. I/O注册
// 当调用类似 TcpStream::read 时
let ready = ready!(self.io.poll_read_ready(cx)?);
4. 任务挂起
- 如果I/O未就绪，保存Waker
- 返回
Poll::Pending
5. 事件就绪
- I/O事件就绪，保存Waker
- 事件循环调用保存的Waker的
wake()方法
6. 任务恢复
- Waker将任务放回就绪队列
- 调度器再次轮询该任务