Future 特质 (The Future trait)
局部 Rc 问题 (The local Rc problem)
回到 tokio::spawn 的签名：
pub fn spawn<F>(future: F) -> JoinHandle<F::Output>
where
F: Future + Send + 'static,
F::Output: Send + 'static,
{ /* */ }F 是 Send 究竟意味着什么？
正如上一节所见，它意味着 F 从 spawn 环境捕获的所有值都得是 Send。但还不止如此。
任何 跨越 .await 点 持有的值都必须是 Send。
看一个例子：
use std::rc::Rc;
use tokio::task::yield_now;
fn spawner() {
tokio::spawn(example());
}
async fn example() {
// 一个非 `Send` 的值，
// 在 async 函数 _内部_ 创建
let non_send = Rc::new(1);
// 一个什么也不做的 `.await` 点
yield_now().await;
// `.await` 之后仍需要这个本地非 `Send` 值
println!("{}", non_send);
}编译器会拒绝这段代码：
error: future cannot be sent between threads safely
|
5 | tokio::spawn(example());
| ^^^^^^^^^
| future returned by `example` is not `Send`
|
note: future is not `Send` as this value is used across an await
|
11 | let non_send = Rc::new(1);
| -------- has type `Rc<i32>` which is not `Send`
12 | // A `.await` point
13 | yield_now().await;
| ^^^^^
| await occurs here, with `non_send` maybe used later
note: required by a bound in `tokio::spawn`
|
164 | pub fn spawn<F>(future: F) -> JoinHandle<F::Output>
| ----- required by a bound in this function
165 | where
166 | F: Future + Send + 'static,
| ^^^^ required by this bound in `spawn`
要理解这是为什么，我们得细化对 Rust 异步模型的理解。
Future 特质 (The Future trait)
我们早先说过 async 函数返回未来体 (futures)——实现了 Future 特质的类型。可以把 future 看作一个状态机 (state machine)。
它处于两种状态之一：
- pending（待定）：计算尚未完成。
- ready（就绪）：计算已完成，输出在此。
这点编码在特质定义里：
trait Future {
type Output;
// 暂时忽略 `Pin` 和 `Context`
fn poll(
self: Pin<&mut Self>,
cx: &mut Context<'_>
) -> Poll<Self::Output>;
}poll
poll 方法是 Future 特质的核心。
future 自身什么也不做。它需要被轮询 (polled) 才能推进。
当你调用 poll 时，你在请求 future 做一些工作。
poll 尝试推进，然后返回下列之一：
Poll::Pending：future 尚未就绪。你需要稍后再调用poll。Poll::Ready(value)：future 已完成。value是计算结果，类型为Self::Output。
一旦 Future::poll 返回 Poll::Ready，就不应再被 poll：future 已经完成，没有事可做了。
运行时的角色 (The role of the runtime)
你很少（甚至从不）需要直接调用 poll。
那是异步运行时的工作：它拥有所需的所有信息（poll 签名中的 Context），确保你的 future 在能推进时尽量推进。
async fn 与 future (async fn and futures)
我们已经使用过高层接口——异步函数。
现在又看了底层原语 Future 特质。
它们怎么关联？
每次你把函数标记为异步，那个函数就会返回一个 future。
编译器会把异步函数体转换为一个状态机 (state machine)：每个 .await 点对应一个状态。
回到我们的 Rc 例子：
use std::rc::Rc;
use tokio::task::yield_now;
async fn example() {
let non_send = Rc::new(1);
yield_now().await;
println!("{}", non_send);
}编译器会把它转换成一个看起来类似下面的枚举：
pub enum ExampleFuture {
NotStarted,
YieldNow(Rc<i32>),
Terminated,
}调用 example 时，它返回 ExampleFuture::NotStarted。future 还没被 poll 过，所以什么也没发生。
当运行时第一次 poll 它时，ExampleFuture 会推进到下一个 .await 点：会停在状态机的 ExampleFuture::YieldNow(Rc<i32>) 阶段，返回 Poll::Pending。
再次被 poll 时，它会执行剩余代码（println!）并返回 Poll::Ready(())。
看到它的状态机表示 ExampleFuture 后，就清楚为什么 example 不是 Send 了：它持有一个 Rc，因此不能 Send。
让出点 (Yield points)
如刚才用 example 看到的，每个 .await 点都在 future 生命周期里创建一个新的中间状态。
这就是 .await 点也叫让出点 (yield points) 的原因：你的 future 把控制权 让出 (yield) 给正在 poll 它的运行时，允许运行时暂停它，并（必要时）调度另一个任务执行，从而在多个方向上并发推进。
我们会在后面一节再回到让出 (yield) 的重要性。
原文链接：英文原文