硬核！Rust异步编程方法重大进级：新版Tokio怎样晋升10倍机能详解

Header和Trailer都是执利用命所需的状态，状态被分别为“热”数据(header)和“冷”数据(trailer)，即，常常会见的数据和很少行使的数据。热数据安排在布局的头部，并保持尽也许小。当CPU打消引用使命时，它将一次性加载高速缓存行巨细的数据量(介于64和128字节之间)。我们但愿该数据尽也许有代价。

镌汰原子引用计数

最后一个优化在于新的调治措施怎样镌汰原子引用计数。使命布局有很多未完成的引用：调治措施和每个叫醒措施都拥有一个句柄。打点此内存的要领是行使原子引用计数。此计策必要在每次克隆引用时举办一次原子操纵，并在每次删除引用时举办一次相反的原子操纵。当最终引用次数为0时，将开释内存。

在旧的Tokio调治措施中，每个叫醒器都有一个对使命句柄的引用计数：

struct Waker { task: Arc<Task>,} 
impl Waker { fn wake(&self) { let task = self.task.clone; task.scheduler.schedule(task); }} 

叫醒使命后，将挪用task 的clone要领(原子增量)。然后将引用置入运行行列。当处理赏罚器执行完使命时，它将删除引用，从而导致引用计数的原子递减。这些原子操纵固然价钱很低可是聚沙成塔。

std :: future使命体系的计划职员已经确定了此题目。据调查，当挪用Waker :: wake时，凡是不再必要原本的waker引用。这样可以在将使命推入运行行列时重用原子计数。此刻，std :: future使命体系包罗两个“叫醒” API：

• wake带self参数
• wake_by_ref带&self参数。

这种API计划迫使挪用者行使wake要领来停止原子增量。此刻的实现变为：

impl Waker { fn wake(self) { task.scheduler.schedule(self.task); } 
 fn wake_by_ref(&self) { let task = self.task.clone; task.scheduler.schedule(task); }} 

这就停止了特另外引用计数的开销，然而这仅仅在可以获取全部权的时辰可用。按照我的履历，挪用wake险些老是通过借用而非获取引用。行使self举办叫醒可防备重用waker，在行使self时实现线程安详的叫醒也越发坚苦(其细节将留给另一个文章)。

新的调治措施端通过停止挪用wake_by_ref中的clone来慢慢办理题目，从而其和wake(self)一样有用。通过使调治措施维护当前处于勾当状态(尚未完成)的全部使命的列表来完成此成果。此列表代表将使命推送到运行行列所需的引用计数。

这种优化的坚苦之处在于，确保调治措施在使命竣事前不会从其列表中删除任何使命。怎样举办打点的细节不在本文的接头范畴之内，有乐趣可以参考源代码。

行使Loom无畏并发

众所周知，编写正确的、并发安详的、无锁的代码不是一件轻易事，并且正确性最为重要，出格是要极力停止那些和内存分派相干的代码缺陷。在此方面，新版调治器做了许多全力，包罗大量的优化以及停止行使大部门 std 范例。

从测试角度来说，凡是有几种要领用来验证并发代码的正确性。一种是完全依靠用户在其行使场景中验证;另一种是依靠轮回运行的各类粒度单位测试试图捕获那些很是小概率的极度环境的并发缺陷。这种环境下，轮回运行多长时刻吻合就成了另一个题目，10分钟可能10天?

上述环境在我们的事变中是无法接管的，我们但愿交付并宣布时感想十足的自信，对 Tokio 用户而言，靠得住性是最为重要的。

因此，我们便造了一个“新轮子”：Loom，它是一个用于测试并发代码的器材。测试用例可以凭证最俭朴通俗的方法来计划和编写，但当通过 Loom 来执行时，Loom 会运行多次用例，同时会置换(permute)在多线程情形下全部也许碰着的举动或功效，这个进程中 Loom 还会验证内存会见正确与否，以及内存分派和开释的举动正确与否等等。

下面是调治器在 Loom 上一个真实的测试场景：

#[test]fn multi_spawn { loom::model(|| { let pool = ThreadPool::new; 
 let c1 = Arc::new(AtomicUsize::new(0)); 
 let (tx, rx) = oneshot::channel; let tx1 = Arc::new(Mutex::new(Some(tx))); 
 // Spawn a task let c2 = c1.clone; let tx2 = tx1.clone; pool.spawn(async move { spawn(async move { if 1 == c1.fetch_add(1, Relaxed) { tx1.lock.unwrap.take.unwrap.send(); } }); }); 
 // Spawn a second task pool.spawn(async move { spawn(async move { if 1 == c2.fetch_add(1, Relaxed) { tx2.lock.unwrap.take.unwrap.send(); } }); }); 
 rx.recv; });} 

上述代码中的 loom::model部门运行了成千上万次，每次举动城市有渺小的不同，好比线程切换的次序，以及每次原子操纵时，Loom 会实行全部也许的举动(切合 C++ 11 中的内存模子类型)。前面我提到过，行使 Acquire举办原子的加载操纵长短常弱(担保)的，也许返回旧(脏)值，Loom 会实行全部也许加载的值。

在调治器的一般开拓测试中，Loom 施展了很是重要的浸染，辅佐我们发明并确认了10多个其他测试本领(单位测试、手工测试、压力测试)所漏掉的潜伏缺陷。

（编辑：湖南网）

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