19.2-异步 Rust 的现状

异步 Rust 的现状

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译文 · 基于 Asynchronous Programming in Rust

异步 Rust 的现状

原文链接: https://rust-lang.github.io/async-book/01_getting_started/03_state_of_async_rust.html

异步 Rust 的部分内容享有与同步 Rust 相同的稳定性保证。其他部分仍在成熟中，会随时间变化。使用异步 Rust，你可以预期：

  • 对典型并发工作负载出色的运行时性能。
  • 更频繁地与高级语言特性（如生命周期和 pinning）打交道。
  • 一些兼容性约束，既存在于同步与异步代码之间，也存在于不同异步运行时之间。
  • 更高的维护负担，因为异步运行时和语言支持仍在持续演进。

简而言之，异步 Rust 比同步 Rust 更难使用，维护负担也可能更高，但回报是顶尖的性能。异步 Rust 的各个方面都在不断改进，这些问题的影响会随时间减弱。

语言与库支持

虽然 Rust 本身支持异步编程，但大多数异步应用依赖社区 crate 提供的功能。因此，你需要同时依赖语言特性和库支持：

  • 最基本的 trait、类型和函数（如 Future trait）由标准库提供。
  • async/await 语法由 Rust 编译器直接支持。
  • 许多工具类型、宏和函数由 futures crate 提供，可在任何异步 Rust 应用中使用。
  • 异步代码的执行、IO 和任务生成由「异步运行时」（如 Tokio 和 async-std）提供。大多数异步应用和部分异步 crate 依赖特定运行时。详见「异步生态」一节。

你在同步 Rust 中习惯的一些语言特性在异步 Rust 中尚不可用。值得注意的是，Rust 直到 1.75.0 稳定版才允许在 trait 中声明 async 函数（且对这些 trait 的动态分发仍有限制）。因此，你需要使用变通方法达到同样效果，可能更冗长。

编译与调试

在大多数情况下，异步 Rust 的编译器和运行时错误与 Rust 一贯的表现相同。但有几处值得注意的差异：

编译错误

异步 Rust 的编译错误遵循与同步 Rust 相同的高标准，但由于异步 Rust 往往依赖更复杂的语言特性（如生命周期和 pinning），你可能更频繁地遇到这类错误。

运行时错误

每当编译器遇到 async 函数，它会在底层生成状态机。异步 Rust 中的栈跟踪通常包含这些状态机的细节，以及来自运行时的函数调用。因此，解读栈跟踪可能比同步 Rust 更复杂。

新的失败模式

异步 Rust 中可能出现几种新的失败模式，例如在异步上下文中调用阻塞函数，或错误实现 Future trait。这类错误可能悄无声息地通过编译器，有时甚至通过单元测试。扎实理解底层概念（本书旨在提供）有助于避免这些陷阱。

兼容性考量

异步与同步代码不能总是自由组合。例如，你不能在同步函数中直接调用 async 函数。同步与异步代码也往往促进不同的设计模式，这使得为不同环境编写的代码难以组合。

即使异步代码也不能总是自由组合。某些 crate 依赖特定异步运行时才能工作。若有此依赖，通常会在 crate 的依赖列表中注明。

这些兼容性问题可能限制你的选择，因此请尽早调研需要哪种异步运行时以及哪些 crate。一旦选定运行时，就不必太担心兼容性问题。

性能特征

异步 Rust 的性能取决于你所用异步运行时的实现。尽管驱动异步 Rust 应用的运行时相对较新，但对大多数实际工作负载表现异常出色。

话虽如此，异步生态大多假设使用多线程运行时。这使得难以享受单线程异步应用的理论性能优势，即更便宜的同步。另一个被忽视的场景是延迟敏感任务，对驱动程序、GUI 应用等很重要。这类任务依赖运行时和/或 OS 支持才能被适当调度。你可以预期未来这些用例会有更好的库支持。

最后修改 August 23, 2026: 更新 (499855b16)