2019年底Rust正式反对 async/await语法，实现了Rust协程的最初一块拼图，从而异步代码能够用一种相似于Go的简洁形式来书写。然而对于程序员来讲，还是很有必要了解async/await的实现原理。
async
简略地说，async语法生成一个实现 Future 对象。如下async函数：
async fn foo() -> { ...}async关键字，将函数的原型批改为返回一个Future trait object。而后将执行的后果包装在一个新的future中返回，大抵相当于：
fn foo() -> impl Future<Output = ()> { async { ... }}更重要的是async 代码块会实现一个匿名的 Future trait object ，包裹一个 Generator。也就是一个实现了 Future 的 Generator。Generator实际上是一个状态机，配合.await当每次async 代码块中任何返回 Poll::Pending则即调用generator yeild，让出执行权，一旦复原执行，generator resume 继续执行残余流程。
以下是这个状态机Future的代码：
pub const fn from_generator<T>(gen: T) -> impl Future<Output = T::Return>where T: Generator<ResumeTy, Yield = ()>,{ struct GenFuture<T: Generator<ResumeTy, Yield = ()>>(T); impl<T: Generator<ResumeTy, Yield = ()>> !Unpin for GenFuture<T> {} impl<T: Generator<ResumeTy, Yield = ()>> Future for GenFuture<T> { type Output = T::Return; fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Self::Output> { let gen = unsafe { Pin::map_unchecked_mut(self, |s| &mut s.0) }; match gen.resume(ResumeTy(NonNull::from(cx).cast::<Context<'static>>())) { GeneratorState::Yielded(()) => Poll::Pending, // 当代码无奈继续执行，让出控制权，返回 Pending，期待唤醒 GeneratorState::Complete(x) => Poll::Ready(x), // 执行结束 } } } GenFuture(gen)}能够看到这个特地的Future是通过Generator来运行的。每一次gen.resume(）会程序执行async block中代码直到遇到yield。async block中的.await语句在无奈立刻实现时会调用yield交出控制权期待下一次resume。而当所有代码执行完，也就是状态机进入Complete，async block返回Poll::Ready，代表Future执行结束。
await
每一个await自身就像一个执行器，在循环中查问Future的状态。如果返回Pending，则 yield，否则退出循环，完结以后Future。
代码逻辑大抵如下：
loop { match some_future.poll() { Pending => yield, Ready(x) => break }}为了更好地了解async/await的原理，咱们来看一个简略例子：
async fn foo() { do_something_1(); some_future.await; do_something_2();}应用async润饰的异步函数foo被改写为一个Generator状态机驱动的Future，其外部有一个some_future.await，两头交叉do_something_x()等其余操作。当执行foo().await时，首先实现do_something_1()，而后执行some_future.await，若some_future返回Pending，这个Pending被转换为yield，因而顶层foo()临时也返回Pending，待下次唤醒后，foo()调用resume()持续轮询some_future，若some_future返回Ready，示意some_future.await结束，则foo()开始执行do_something_2()。
这里的关键点在于，因为状态机的管制，所以当foo()再次被唤醒时，不会反复执行do_something_1()，而是会从上次yield的的中央继续执行some_future.await，相当于实现了一次工作切换，这也是无栈协程的工作形式。
总结
async/await 通过一个状态机来控制代码的流程，配合Executor实现协程的切换。在此之后，书写异步代码不须要手动写Future及其poll办法，特地是异步逻辑的状态机也是由async主动生成，大大简化程序员的工作。尽管async/await呈现的工夫不长，目前纯正应用async/await书写的代码还不是支流，但能够乐观地期待，今后更多的我的项目会应用这个新语法。
参考
Futures Explained in 200 Lines of Rust
作者：谢敬伟，江湖人称“刀哥”，20年IT老兵，数据通信网络专家，电信网络架构师，目前任Netwarps开发总监。刀哥在操作系统、网络编程、高并发、高吞吐、高可用性等畛域有多年的实践经验，并对网络及编程等方面的新技术有浓重的趣味。
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