第三届中国 Rust 开发者大会 Rust 异步并发框架在移动端的应用 陈明煜 chenmingyu4@huawei.com 华为 公共开发部 嵌入式软件能力中心 本科就读加州大学圣地亚哥分校，毕业时长两年半， Rustacean 在 华为 目前正在使用 Rust 开发并行调度框架等模块。 Rust 异步并发框架在移动端的应用 陈明煜 chenmingyu4@huawei.com Rust #1 Rust 异步简介 Ylong async runtime #3 Ylong Runtime 并发框架 目录 Table of Contents #2 社区并发框架介绍以及与移动端的不适配性 Introduction to third party Runtime crates and their incompatibility with mobile environment 现有框架无法完美适配移动端（一） Core Thread Thread Worker Worker task task Local queue Local queue Tokio 采用了如右图这种 GMP 模式： • 一核可以绑定多线程，每个线程拥有一个 Worker ，每个 Worker 拥有一个任务队列 • 但线程拥有相同优先级 • Worker 只持有一个本地 FIFO 队列 移动端诉求：优先级

HTTP 协议介绍 HTTP 协议，即超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）是一种用于分布式、协作式和超媒体 信息系统的应用层协议。 HTTP 是一个客户端（用户）和服务端（网站）之间请求和应答的标准。 Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China HTTP 协议介绍 HTTP 协议主要具有以下特点： ✓ 支持客户/服务器模式。 支持响应分块 • 引入额外的缓存 控制机制 • 引入内容协商机 制 • 报文基本格式不 再变化 HTTP/2 • 二进制协议 • 支持多路复用 • 支持响应分块 • 支持标头压缩 • 支持服务端推送 • 报文基本格式不 再变化 HTTP/3 • 基于 UDP 连接 • 报文基本格式不 再变化 Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China Rust China Conf 2022 – 2023, Shanghai, China Rust 与 HTTP 协议 reqwest 是基于 hyper 实现的高性能、易用的 HTTP 客户端库。 ✓ Rust 异步实现 ✓ 支持明文、JSON、Multipart 的 body 类型 ✓ 支持 HTTP Proxy ✓ 支持 HTTPS ✓ 支持 Cookies Rust China

同样，数据结构无处不在：大到社会网络，小到地铁线路，许多系统都可以建模为“图”；大到一个国家，小 到一个家庭，社会的主要组织形式呈现出“树”的特征；冬天的衣服就像“栈”，最先穿上的最后才能脱下； 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 过编程来实现它们。在此基础上，本书致力于 语言设计之初，人们认 为 16 位足以表示所有可能的字符。然而，这是一个不正确的判断。后来 Unicode 规范扩展到了超过 16 位，所以 Java 中的字符现在可能由一对 16 位的值（称为“代理对”）表示。 ‧ JavaScript 和 TypeScript 的字符串使用 UTF‑16 编码的原因与 Java 类似。当 1995 年 Netscape 公司 首次推出 JavaScript 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用 2 字节或 4 字 节，从而丧失了等长编码的优势。另一方面，处理代理对需要额外增加代码，这提高了编程的复杂性和调试 难度。 出于以上原因，部分编程语言提出了一些不同的编码方案。

同样，数据结构无处不在：大到社会网络，小到地铁线路，许多系统都可以建模为“图”；大到一个国家，小 到一个家庭，社会的主要组织形式呈现出“树”的特征；冬天的衣服就像“栈”，最先穿上的最后才能脱下； 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 过编程来实现它们。在此基础上，本书致力于 语言设计之初，人们认 为 16 位足以表示所有可能的字符。然而，这是一个不正确的判断。后来 Unicode 规范扩展到了超过 16 位，所以 Java 中的字符现在可能由一对 16 位的值（称为“代理对”）表示。 ‧ JavaScript 和 TypeScript 的字符串使用 UTF‑16 编码的原因与 Java 类似。当 1995 年 Netscape 公司 首次推出 JavaScript 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用 2 字节或 4 字 节，从而丧失了等长编码的优势。另一方面，处理代理对需要额外增加代码，这提高了编程的复杂性和调试 难度。 出于以上原因，部分编程语言提出了一些不同的编码方案。

语言设计之初，人们认 为 16 位足以表示所有可能的字符。然而，这是一个不正确的判断。后来 Unicode 规范扩展到了超过 16 位，所以 Java 中的字符现在可能由一对 16 位的值（称为“代理对”）表示。 ‧ JavaScript 和 TypeScript 的字符串使用 UTF‑16 编码的原因与 Java 类似。当 1995 年 Netscape 公司 首次推出 JavaScript 操作系统）都广泛使用 UTF‑16 编码。 由于以上编程语言对字符数量的低估，它们不得不采取“代理对”的方式来表示超过 16 位长度的 Unicode 字符。这是一个不得已为之的无奈之举。一方面，包含代理对的字符串中，一个字符可能占用 2 字节或 4 字 节，从而丧失了等长编码的优势。另一方面，处理代理对需要额外增加代码，这提高了编程的复杂性和调试 难度。 出于以上原因，部分编程语言提出了一些不同的编码方案。 图 4‑8 常见链表种类 4.2.4 链表典型应用 单向链表通常用于实现栈、队列、哈希表和图等数据结构。 ‧ 栈与队列：当插入和删除操作都在链表的一端进行时，它表现出先进后出的特性，对应栈；当插入操作 在链表的一端进行，删除操作在链表的另一端进行，它表现出先进先出的特性，对应队列。 ‧ 哈希表：链式地址是解决哈希冲突的主流方案之一，在该方案中，所有冲突的元素都会被放到一个链表 中。 ‧

同樣，資料結構無處不在：大到社會網絡，小到地鐵路線，許多系統都可以建模為“圖”；大到一個國家，小 到一個家庭，社會的主要組織形式呈現出“樹”的特徵；冬天的衣服就像“堆疊”，最先穿上的最後才能脫下； 羽毛球筒則如同“佇列”，一端放入、一端取出；字典就像一個“雜湊表”，能夠快速查找目標詞條。 本書旨在透過清晰易懂的動畫圖解與可執行的程式碼範例，使讀者理解演算法和資料結構的核心概念，並能 夠透過程式設計來實現它們。在此基礎上，本 語言設計之初，人們 認為 16 位足以表示所有可能的字元。然而，這是一個不正確的判斷。後來 Unicode 規範擴展到了超 過 16 位，所以 Java 中的字元現在可能由一對 16 位的值（稱為“代理對”）表示。 ‧ JavaScript 和 TypeScript 的字串使用 UTF‑16 編碼的原因與 Java 類似。當 1995 年 Netscape 公司 首次推出 JavaScript 作業系統）都廣泛使用 UTF‑16 編碼。 由於以上程式語言對字元數量的低估，它們不得不採取“代理對”的方式來表示超過 16 位長度的 Unicode 字元。這是一個不得已為之的無奈之舉。一方面，包含代理對的字串中，一個字元可能佔用 2 位元組或 4 位 元組，從而喪失了等長編碼的優勢。另一方面，處理代理對需要額外增加程式碼，這提高了程式設計的複雜 性和除錯難度。 出於以上原因，部分程式語言提出了一些不同的編碼方案。

目标平台的 CPU 架构，包括但不限于 x86, x86_64, mips, powerpc, arm 或 aarch64。  target_endian = "..." - 目标平台的大小端，包括 big 和 little。  target_env = "..." - 表示使用的运行库，比如 musl 表示使用的是 MUSL 的 libc 实现, msvc 表 示使用微软的 MSVC，gnu 原生类型的无效值，即使是在私有字段/本地变量中： o 空/悬垂引用或装箱 o bool 中一个不是 false（0）或 true（1）的值 o enum 中一个并不包含在类型定义中判别式 o char 中一个代理字（surrogate）或超过 char::MAX 的值 o str 中非 UTF-8 字节序列  在外部代码中使用 Rust 或在 Rust 中使用外部语言。 6.3 FFI（Foreign 2 消息传递 Rust 的通道(channel)可以把一个线程的消息(数据)传递到另一个线程，从而 让信息在不同的线程中流动，从而实现协作。详情请参见 std::sync::mpsc。 通道的两端分别是发送者(Sender)和接收者(Receiver)，发送者负责从一个线 程发送消息，接收者则在另一个线程中接收该消息。 简单的例子： use std::sync::mpsc; use std::thread;

一个高级主题大杂烩，包括不安全 Rust（unsafe Rust）、宏（macro）和更多关于生命周期、 Trait、类型、函数和闭包的内容。 第二十一章我们将会完成一个项目，实现一个底层多线程的 Web 服务端！ 最后的附录包含了一些关于该语言的实用信息，其格式更像是参考资料。附录 A 涵盖了 Rust 的关键字，附录 B 涵盖了 Rust 的运算符和符号，附录 C 涵盖了标准库提供的可派生 trait，附 main() { loop { println!("again!"); } } 当运行这个程序时，我们会看到连续的反复打印 again!，直到我们手动停止程序。大部分终 端都支持键盘快捷键 ctrl-c 来终止一个陷入无限循环的程序。尝试一下： $ cargo run Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops) 一起编译， 我们会在接下来的章节中遇到。 crate 有两种形式：二进制 crate 和库 crate。二进制 crate（Binary crates）可以被编译为可 执行程序，比如命令行程序或者服务端。它们必须有一个名为 main 函数来定义当程序被执行 的时候所需要做的事情。目前我们所创建的 crate 都是二进制 crate。 库 crate（Library crates）并没有 main

34.1.5 部署 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 34.1.6 AIDL 用戶端 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 34.1.7 改寫 API . . . . . . . . 4.1 什麼是 Rust？ Rust 是一款新的程式設計語言，在 2015 年推出 1.0 版： • Rust 是靜態編譯的程式語言，功能與 C++ 類似 – rustc 使用 LLVM 做為後端。 • Rust 支援許多平台和架構： – x86、ARM、WebAssembly... – Linux、Mac、Windows... • Rust 適用於多種裝置： – 韌體和啟動載入器 – 定程式碼格式。 • Rust 有兩個主要的「設定檔」可產生程式碼，分別是「Debug」(加強執行階段檢查，最佳化程度較低) 和「Release」(減少執行階段檢查，大規模最佳化)。這些設定檔位於頂端的「Debug」下方。 • 感興趣的話，不妨點選「...」下的「ASM」查看產生的組語程式碼。 學員準備休息時，請鼓勵他們開啟 Playground 略微試驗一下。在剩餘的課堂時間，建議他們持續開啟

34.1.5 部署 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 34.1.6 AIDL 用戶端 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 34.1.7 改寫 API . . . . . . . . 4.1 什麼是 Rust？ Rust 是一款新的程式設計語言，在 2015 年推出 1.0 版： • Rust 是靜態編譯的程式語言，功能與 C++ 類似 – rustc 使用 LLVM 做為後端。 • Rust 支援許多平台和架構： – x86、ARM、WebAssembly... – Linux、Mac、Windows... • Rust 適用於多種裝置： – 韌體和啟動載入器 – 定程式碼格式。 • Rust 有兩個主要的「設定檔」可產生程式碼，分別是「Debug」(加強執行階段檢查，最佳化程度較低) 和「Release」(減少執行階段檢查，大規模最佳化)。這些設定檔位於頂端的「Debug」下方。 • 感興趣的話，不妨點選「...」下的「ASM」查看產生的組語程式碼。 學員準備休息時，請鼓勵他們開啟 Playground 略微試驗一下。在剩餘的課堂時間，建議他們持續開啟