Файл: Язык программирования Rust.pdf

Скачать файл (7,02Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 1142

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Недействительные ссылкиВ языках с указателями легко ошибочно создать висячий указатель — указатель,ссылающийся на место в памяти, которое могло быть передано кому-то другому после освобождения этой части памяти, сохраняя при этом указатель на неё. В Rust, напротив,компилятор гарантирует, что ссылки никогда не будут висячими: если у вас есть ссылка на какие-то данные, компилятор убедится, что данные не выйдут за пределы области видимости до того, как это сделает ссылка на них.Давайте попробуем создать висячую ссылку, чтобы увидеть, как Rust предотвращает их появление с помощью ошибки во время компиляции:Файл: src/main.rsЗдесь ошибка:Это сообщение об ошибке относится к особенности языка, которую мы ещё не рассмотрели: времени жизни. Мы подробно обсудим времена жизни в главе 10. Но если вы не обращаете внимания на части, касающиеся времени жизни, сообщение будет содержать ключ к тому, почему этот код является проблемой:fn main() { let reference_to_nothing = dangle(); } fn dangle() -> &String { let s = String::from("hello"); &s } $ cargo run Compiling ownership v0.1.0 (file:///projects/ownership) error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:5:16 | 5 | fn dangle() -> &String { | ^ expected named lifetime parameter | = help: this function's return type contains a borrowed value, but there is no value for it to be borrowed from help: consider using the `'static` lifetime | 5 | fn dangle() -> &'static String { |

Определение и инициализация структурСтруктуры похожи на кортежи, рассмотренные в разделе "Кортежи", так как оба хранят несколько связанных значений. Как и кортежи, части структур могут быть разных типов.В отличие от кортежей, в структуре необходимо именовать каждую часть данных для понимания смысла значений. Добавление этих имён обеспечивает большую гибкость структур по сравнению с кортежами: не нужно полагаться на порядок данных для указания значений экземпляра или доступа к ним.Для определения структуры указывается ключевое слово struct и её название.Название должно описывать значение частей данных, сгруппированных вместе. Далее, в фигурных скобках для каждой новой части данных поочерёдно определяются имя части данных и её тип. Каждая пара имя: тип называется полем. Листинг 5-1 описывает структуру для хранения информации об учётной записи пользователя:Листинг 5-1: Определение структуры UserПосле определения структуры можно создавать её экземпляр, назначая определённое значение каждому полю с соответствующим типом данных. Чтобы создать экземпляр, мы указываем имя структуры, затем добавляем фигурные скобки и включаем в них пары ключ: значение (key: value), где ключами являются имена полей, а значениями являются данные, которые мы хотим сохранить в полях. Нет необходимости чётко следовать порядку объявления полей в описании структуры (но всё-таки желательно для удобства чтения). Другими словами, объявление структуры - это как шаблон нашего типа, в то время как экземпляр структуры использует этот шаблон, заполняя его определёнными данными, для создания значений нашего типа. Например, можно объявить пользователя как в листинге 5-2:Листинг 5-2: Создание экземпляра структуры UserЧтобы получить конкретное значение из структуры, мы используем запись через точку.Например, чтобы получить доступ к адресу электронной почты этого пользователя, мы structUser { active: bool, username: String, email: String, sign_in_count: u64, } fn main() { let user1 = User { email: String::from("someone@example.com"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; } используем user1.email. Если экземпляр является изменяемым, мы можем поменять значение, используя точечную нотацию и присвоение к конкретному полю. В Листинге5-3 показано, как изменить значение в поле email изменяемого экземпляра UserЛистинг 5-3: Изменение значения в поле email экземпляра UserЗаметим, что весь экземпляр структуры должен быть изменяемым; Rust не позволяет помечать изменяемыми отдельные поля. Как и для любого другого выражения, мы можем использовать выражение создания структуры в качестве последнего выражения тела функции для неявного возврата нового экземпляра.На листинге 5-4 функция build_user возвращает экземпляр User с указанным адресом и именем. Поле active получает значение true, а поле sign_in_count получает значение1Листинг 5-4: Функция build_user, которая принимает email и имя пользователя и возвращает экземпляр UserИмеет смысл называть параметры функции теми же именами, что и поля структуры, но необходимость повторять email и username для названий полей и переменных несколько утомительна. Если структура имеет много полей, повторение каждого имени станет ещё более раздражающим. К счастью, есть удобное сокращение!Использование сокращённой инициализации поляТак как имена входных параметров функции и полей структуры являются полностью идентичными в листинге 5-4, возможно использовать синтаксис сокращённойfn main() { let mut user1 = User { email: String::from("someone@example.com"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; user1.email = String::from("anotheremail@example.com"); } fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email: email, username: username, active: true, sign_in_count: 1, } } инициализации поля, чтобы переписать build_user так, чтобы он работал точно также,но не содержал повторений для email и username, как в листинге 5-5.Листинг 5-5: Функция build_user, использующая сокращённую инициализацию поля, когда параметры email и username имеют те же имена, что и поля structЗдесь происходит создание нового экземпляра структуры User, которая имеет поле с именем email. Мы хотим установить поле структуры email значением входного параметра email функции build_user. Так как поле email и входной параметр функции email имеют одинаковое название, можно писать просто email вместо кода email: emailСоздание экземпляра структуры из экземпляра другой структуры спомощью синтаксиса обновления структурыЧасто бывает полезно создать новый экземпляр структуры, который включает большинство значений из другого экземпляра, но некоторые из них изменяет. Это можно сделать с помощью синтаксиса обновления структуры.Сначала в листинге 5-6 показано, как обычно создаётся новый экземпляр User в user2без синтаксиса обновления. Мы задаём новое значение для email, но в остальном используем те же значения из user1, которые были заданы в листинге 5-2.Листинг 5-6: Создание нового экземпляра User с использованием некоторых значений из экземпляра user1Используя синтаксис обновления структуры, можно получить тот же эффект, используя меньше кода как показано в листинге 5-7. Синтаксис указывает, что оставшиеся поля fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email, username, active: true, sign_in_count: 1, } } fn main() { // --snip-- let user2 = User { active: user1.active, username: user1.username, email: String::from("another@example.com"), sign_in_count: user1.sign_in_count, }; } устанавливаются неявно и должны иметь значения из указанного экземпляра.Листинг 5-7: Использование синтаксиса обновления структуры для установки нового значения email дляэкземпляра User, но использование остальных значений из экземпляра user1Код в листинге 5-7 также создаёт экземпляр в user2, который имеет другое значение для email, но с тем же значением для полей username, active и sign_in_count из user1Оператор ..user1 должен стоять последним для указания на получение значений всех оставшихся полей из соответствующих полей в user1, но можно указать значения для любого количества полей в любом порядке, независимо от порядка полей в определении структуры.Заметим, что синтаксис обновления структуры использует = как присваивание. Это связано с перемещением данных, как мы видели в разделе "Способы взаимодействия переменных и данных: перемещение". В этом примере мы больше не можем использовать user1 после создания user2, потому что String в поле username из user1 было перемещено в user2. Если бы мы задали user2 новые значения String для email и username, и при этом использовать только значения active и sign_in_count из user1, то user1 все ещё будет действительным после создания user2. Типы active и sign_in_count являются типами, реализующими типаж Copy, поэтому будет применяться поведение, о котором мы говорили в разделе "Стековые данные:Копирование"Кортежные структуры: структуры без именованных полей длясоздания разных типовRust также поддерживает структуры, похожие на кортежи, которые называютсякортежные структуры. Кортежные структуры обладают дополнительным смыслом,который даёт имя структуры, но при этом не имеют имён, связанных с их полями. Скорее,они просто хранят типы полей. Кортежные структуры полезны, когда вы хотите дать имя всему кортежу и сделать кортеж отличным от других кортежей, и когда именование каждого поля, как в обычной структуре, было бы многословным или избыточным.Чтобы определить кортежную структуру, начните с ключевого слова struct и имени структуры, за которым следуют типы в кортеже. Например, здесь мы определяем и используем две кортежные структуры с именами Color и Point:fn main() { // --snip-- let user2 = User { email: String::from("another@example.com"), ..user1 }; } Обратите внимание, что значения black и origin — это разные типы, потому что они являются экземплярами разных кортежных структур. Каждая определяемая вами структура имеет собственный тип, даже если поля внутри структуры могут иметь одинаковые типы. Например, функция, принимающая параметр типа Color, не может принимать Point в качестве аргумента, даже если оба типа состоят из трёх значений i32. В остальном экземпляры кортежных структур похожи на кортежи в том смысле, что вы можете деструктурировать их на отдельные части и использовать , за которой следует индекс для доступа к отдельному значению.Единично-подобные структуры: структуры без полейТакже можно определять структуры, не имеющие полей! Они называются единично-подобными структурами, поскольку ведут себя аналогично (), единичному типу, о котором мы говорили в разделе "Кортежи". Единично-подобные структуры могут быть полезны, когда требуется реализовать типаж для некоторого типа, но у вас нет данных,которые нужно хранить в самом типе. Мы обсудим типажи в главе 10. Вот пример объявления и создание экземпляра единичной структуры с именем AlwaysEqual:Чтобы определить AlwaysEqual, мы используем ключевое слово struct, желаемое имя,а затем точку с запятой. Нет необходимости в фигурных или круглых скобках! Затем мы можем получить экземпляр AlwaysEqual в переменной subject аналогичным образом:используя имя, которое мы определили, без фигурных и круглых скобок. Представим, что в дальнейшем мы реализуем поведение для этого типа таким образом, что каждый экземпляр AlwaysEqual всегда будет равен каждому экземпляру любого другого типа,возможно, с целью получения ожидаемого результата для тестирования. Для реализации такого поведения нам не нужны никакие данные! В главе 10 вы увидите, как определять черты и реализовывать их для любого типа, включая единично-подобные структуры.Владение данными структурыstructColor(i32, i32, i32); structPoint(i32, i32, i32); fn main() { let black = Color(0, 0, 0); let origin = Point(0, 0, 0); } structAlwaysEqual; fn main() { let subject = AlwaysEqual; } В определении структуры User в листинге 5-1 мы использовали владеющий тип String вместо типа строковой срез &str. Это осознанный выбор, поскольку мы хотим, чтобы каждый экземпляр этой структуры владел всеми своими данными и чтобы эти данные были действительны до тех пор, пока действительна вся структура.Структуры также могут хранить ссылки на данные, принадлежащие кому-то другому,но для этого необходимо использовать возможность Rust время жизни, которую мы обсудим в главе 10. Время жизни гарантирует, что данные, на которые ссылается структура, будут действительны до тех пор, пока существует структура. Допустим,если попытаться сохранить ссылку в структуре без указания времени жизни, как в следующем примере; это не сработает:Имя файла: src/main.rsКомпилятор будет жаловаться на необходимость определения времени жизни ссылок:structUser { active: bool, username: &str, email: &str, sign_in_count: u64, } fn main() { let user1 = User { email: "someone@example.com", username: "someusername123", active: true, sign_in_count: 1, }; } В главе 10 мы обсудим, как исправить эти ошибки, чтобы иметь возможность хранить ссылки в структурах, а пока мы исправим подобные ошибки, используя владеющие типы вроде String вместо ссылок &str$ cargo run Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs) error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:3:15 | 3 | username: &str, | ^ expected named lifetime parameter | help: consider introducing a named lifetime parameter | 1 struct User<'a> { 2 | active: bool, 3 username: &'a str, | error[E0106]: missing lifetime specifier --> src/main.rs:4:12 | 4 | email: &str, | ^ expected named lifetime parameter | help: consider introducing a named lifetime parameter | 1 struct User<'a> { 2 | active: bool, 3 | username: &str, 4 email: &'a str, | For more information about this error, try `rustc --explain E0106`. error: could not compile `structs` due to 2 previous errors Пример использования структурЧтобы понять, когда нам может понадобиться использование структур, давайте напишем программу, которая вычисляет площадь прямоугольника. Мы начнём с использования одиночных переменных, а затем будем улучшать программу до использования структур.Давайте создадим новый проект программы при помощи Cargo и назовём его rectangles.Наша программа будет получать на вход длину и ширину прямоугольника в пикселях и затем рассчитывать площадь прямоугольника. Листинг 5-8 показывает один из коротких вариантов кода, который позволит нам сделать именно то, что надо, в файле проектаsrc/main.rs.Файл: src/main.rsЛистинг 5-8: вычисление площади прямоугольника, заданного отдельными переменными ширины ивысотыТеперь запустим программу, используя cargo run:Этот код успешно вычисляет площадь прямоугольника, вызывая функцию area скаждым измерением, но мы можем улучшить его ясность и читабельность.Проблема данного метода очевидна из сигнатуры area:Функция area должна вычислять площадь одного прямоугольника, но функция, которую мы написали, имеет два параметра, и нигде в нашей программе не ясно, что эти параметры взаимосвязаны. Было бы более читабельным и управляемым сгруппировать fn main() { let width1 = 30; let height1 = 50; println!( "The area of the rectangle is {} square pixels.", area(width1, height1) ); } fn area(width: u32, height: u32) -> u32 { width * height } $ cargo run Compiling rectangles v0.1.0 (file:///projects/rectangles) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s Running `target/debug/rectangles` The area of the rectangle is 1500 square pixels. fn area(width: u32, height: u32) -> u32 { ширину и высоту вместе. В разделе «Кортежи» главы 3 мы уже обсуждали один из способов сделать это — использовать кортежи.Рефакторинг при помощи кортежейЛистинг 5-9 — это другая версия программы, использующая кортежи.Файл: src/main.rsЛистинг 5-9: определение ширины и высоты прямоугольника с помощью кортежаС одной стороны, эта программа лучше. Кортежи позволяют добавить немного структуры, и теперь мы передаём только один аргумент. Но с другой стороны, эта версия менее понятна: кортежи не называют свои элементы, поэтому нам приходится индексировать части кортежа, что делает наше вычисление менее очевидным.Если мы перепутаем местами ширину с высотой при расчёте площади, то это не имеет значения. Но если мы хотим нарисовать прямоугольник на экране, то это уже будет важно! Мы должны помнить, что ширина width находится в кортеже с индексом 0, а высота height — с индексом 1. Если кто-то другой поработал бы с кодом, ему бы пришлось разобраться в этом и также помнить про порядок. Легко забыть и перепутать эти значения — и это вызовет ошибки, потому что данный код не передаёт наши намерения.Рефакторинг при помощи структур: добавим больше смыслаМы используем структуры, чтобы добавить смысл данным при помощи назначения им осмысленных имён . Мы можем переделать используемый кортеж в структуру с единым именем для сущности и частными названиями её частей, как показано в листинге 5-10.Файл: src/main.rs fn main() { let rect1 = (30, 50); println!( "The area of the rectangle is {} square pixels.", area(rect1) ); } fn area(dimensions: (u32, u32)) -> u32 { dimensions.0 * dimensions.1} Листинг 5-10: определение структуры RectangleЗдесь мы определили структуру и дали ей имя Rectangle. Внутри фигурных скобок определили поля как width и height, оба — типа u32. Затем в main создали конкретный экземпляр Rectangle с шириной в 30 и высотой в 50 единиц.Наша функция area теперь определена с одним параметром, названным rectangle, чей тип является неизменяемым заимствованием структуры Rectangle. Как упоминалось в главе 4, необходимо заимствовать структуру, а не передавать её во владение. Таким образом функция main сохраняет rect1 в собственности и может использовать еёдальше. По этой причине мы и используем & в сигнатуре и в месте вызова функции.Функция area получает доступ к полям width и height экземпляра Rectangle (обратите внимание, что доступ к полям заимствованного экземпляра структуры не приводит к перемещению значений полей, поэтому вы часто видите заимствования структур). Наша сигнатура функции для area теперь говорит именно то, что мы имеем в виду: вычислить площадь Rectangle, используя его поля width и height. Это означает, что ширина и высота связаны друг с другом, и даёт описательные имена значениям, а не использует значения индекса кортежа 0 и 1. Это торжество ясности.Добавление полезной функциональности при помощи выводимых1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 62

help: use `impl Fn(i32) -> i32` as the return type, as all return paths are of type `[closure@src/lib.rs:2:5: 2:14]`, which implements `Fn(i32) -> i32` | 1 | fn returns_closure() -> impl Fn(i32) -> i32 { |

переменным; затем мы можем безоговорочно использовать эти переменные в коде для чтения файла и записи ответа. В листинге 20-9 показан код, полученный после замены больших блоков if и else
Файл: src/main.rs
Листинг 20-9. Реорганизация блоков
if
и
else
чтобы они содержали только код, который отличается в
двух случаях.
Теперь блоки if и else возвращают только соответствующие значения для строки состояния и имени файла в кортеже; Затем мы используем деструктурирование, чтобы присвоить эти два значения status_line и filename используя шаблон в операторе let
, как обсуждалось в главе 18.
Ранее дублированный код теперь находится вне блоков if и else и использует переменные status_line и filename
. Это позволяет легче увидеть разницу между этими двумя случаями и означает, что у нас есть только одно место для обновления кода, если захотим изменить работу чтения файлов и записи ответов. Поведение кода в листинге
20-9 будет таким же, как и в 20-8.
Потрясающие! Теперь у нас есть простой веб-сервер примерно на 40 строках кода Rust,
который отвечает на один запрос страницей с контентом и отвечает на все остальные запросы ответом 404.
В настоящее время наш сервер работает в одном потоке, что означает, что он может обслуживать только один запрос за раз. Давайте посмотрим, как это может быть проблемой, смоделировав несколько медленных запросов. Затем мы исправим это,
чтобы наш сервер мог обрабатывать несколько запросов одновременно.
// --snip-- fn handle_connection
(
mut stream: TcpStream) {
// --snip-- let
(status_line, filename) = if request_line ==
"GET / HTTP/1.1"
{
(
"HTTP/1.1 200 OK"
,
"hello.html"
)
} else
{
(
"HTTP/1.1 404 NOT FOUND"
,
"404.html"
)
}; let contents = fs::read_to_string(filename).unwrap(); let length = contents.len(); let response = format!
(
"{status_line}\r\nContent-Length: {length}\r\n\r\n{contents}"
); stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
}

Превращение однопоточного сервера в
многопоточный сервер
Прямо сейчас сервер будет обрабатывать каждый запрос в очереди, что означает, что он не будет обрабатывать второе соединение, пока первое не завершит обработку. Если бы сервер получал все больше и больше запросов, это последовательное выполнение было бы все менее и менее оптимальным. Если сервер получает какой-то запрос, обработка которого занимает слишком много времени, то последующие запросы должны будут ждать завершения обработки длительного запроса, даже если эти новые запросы могут быть обработаны гораздо быстрее. Нам нужно это исправить, но сначала мы рассмотрим проблему в действии.
Имитация медленного запроса в текущей реализации сервера
Мы посмотрим, как запрос с медленной обработкой может повлиять на другие запросы,
сделанные к серверу в текущей реализации. В листинге 20-10 реализована обработка запроса к ресурсу /sleep с эмуляцией медленного ответа, который заставит сервер не работать в течение 5 секунд перед ответом.
Файл: src/main.rs
Листинг 20-10: Имитация медленного запроса путём распознавания обращения к /sleep и засыпанию на 5
секунд
use std::{ fs, io::{prelude::*, BufReader}, net::{TcpListener, TcpStream}, thread, time::Duration,
};
// --snip-- fn handle_connection
(
mut stream: TcpStream) {
// --snip-- let
(status_line, filename) = match
&request_line[..] {
"GET / HTTP/1.1"
=> (
"HTTP/1.1 200 OK"
,
"hello.html"
),
"GET /sleep HTTP/1.1"
=> { thread::sleep(Duration::from_secs(
5
));
(
"HTTP/1.1 200 OK"
,
"hello.html"
)
}
_ => (
"HTTP/1.1 404 NOT FOUND"
,
"404.html"
),
};
// --snip--
}

Этот код немного неряшливый, но он достаточно хорошо подходит для целей имитации.
Мы создали второй запрос sleep
, данные которого распознает сервер. Мы добавили else if после блока if
, чтобы проверить запрос к /sleep. Когда этот запрос будет получен, сервер заснёт на 5 секунд, прежде чем отобразить HTML страницу успешного выполнения.
Можно увидеть, насколько примитивен наш сервер: реальные библиотеки будут обрабатывать распознавание нескольких запросов гораздо менее многословно!
Запустите сервер командой cargo run
. Затем откройте два окна браузера: одно с адресом http://127.0.0.1:7878/, другое с http://127.0.0.1:7878/sleep. Если вы несколько раз обратитесь к URI /, то как и раньше увидите, что сервер быстро ответит. Но если вы введёте URI /sleep, затем загрузите URI /, то увидите что / ждёт, пока
/sleep не отработает полные 5 секунд перед загрузкой страницы.
Есть несколько способов изменить работу нашего веб-сервера, чтобы избежать медленной обработки большого количества запросов из-за одного медленного; способ который мы реализуем является пулом потоков.
Улучшение пропускной способности с помощью пула потоков
Пул потоков является группой заранее порождённых потоков, ожидающих в пуле и готовых выполнить задачу. Когда программа получает новую задачу, она назначает задачу одному из потоков в пуле и этот поток будет обрабатывать задачу. Остальные потоки в пуле доступны для обработки любых других задач, возникающих во время обработки первого потока. Когда первый поток завершает обработку своей задачи, он возвращается в пул свободных потоков, готовых обработать новую задачу. Пул потоков позволяет обрабатывать соединения одновременно, увеличивая пропускную способность вашего сервера.
Мы ограничим число потоков в пуле небольшим числом, чтобы защитить нас от атак типа «отказ в обслуживании» (DoS - Denial of Service); если бы наша программа создавала новый поток в момент поступления каждого запроса, то кто-то сделавший 10 миллионов запросов к серверу, мог бы создать хаос, использовать все ресурсы нашего сервера и остановить обработку запросов.
Вместо порождения неограниченного количества потоков, у нас будет фиксированное количество потоков, ожидающих в пуле. По мере поступления запросов они будут отправляться в пул для обработки. Пул будет поддерживать очередь входящих запросов.
Каждый из потоков в пуле будет извлекать запрос из этой очереди, обрабатывать запрос и затем запрашивать в очереди следующий запрос. При таком дизайне мы можем обрабатывать
N
запросов одновременно, где
N
- количество потоков. Если каждый поток отвечает на длительный запрос, последующие запросы могут по-прежнему задержаться в очереди, но мы увеличили число долго играющих запросов, которые можно обработать до достижения этой точки.

Этот подход является лишь одним из многих способов улучшить пропускную способность веб-сервера. Другими вариантами, которые вы могли бы изучить являются модель fork/join и однопоточная модель асинхронного ввода-вывода. Если вам интересна эта тема, вы можете прочитать о других решениях больше и попробовать внедрить их в помощью Rust. С языком низкого уровня как Rust, возможны все эти варианты.
Прежде чем приступить к реализации пула потоков, давайте поговорим о том, как должно выглядеть использование пула. Когда вы пытаетесь проектировать код, сначала необходимо написать клиентский интерфейс. Напишите API кода, чтобы он был структурирован так, как вы хотите его вызывать, затем реализуйте функциональность данной структуры, вместо подхода реализовывать функционал, а затем разрабатывать общедоступный API.
Подобно тому, как мы использовали разработку через тестирование (test-driven) в проекте главы 12, мы будем использовать здесь разработку, управляемую компилятором
(compiler-driven). Мы напишем код, который вызывает нужные нам функции, а затем посмотрим на ошибки компилятора, чтобы определить, что мы должны изменить дальше, чтобы заставить код работать.

1 ... 54 55 56 57 58 59 60 61 62

Структура кода, если мы могли бы создавать поток для каждого запроса
Сначала давайте рассмотрим, как мог бы выглядеть код, если он создавал бы новый поток для каждого соединения. Как упоминалось ранее, это не окончательный план, а это отправная точка из-за проблем с возможным порождением неограниченного количества потоков. В листинге 20-11 показаны изменения, которые нужно внести в main
, чтобы запускать новый поток для обработки каждого входящего потока соединения в цикле for
Файл: src/main.rs
Листинг 20-11: Порождение нового потока для каждого потока соединения
Как вы изучили в главе 16, thread::spawn создаст новый поток и затем запустит код замыкания в этом новом потоке. Если вы запустите этот код и загрузите /sleep в своём браузере, в затем загрузите / в двух других вкладках браузера, вы действительно увидите,
fn main
() { let listener = TcpListener::bind(
"127.0.0.1:7878"
).unwrap(); for stream in listener.incoming() { let stream = stream.unwrap(); thread::spawn(|| { handle_connection(stream);
});
}
}

что запросы к / не должны ждать завершения /sleep. Но, как мы уже упоминали, это в конечном счёте перегрузит систему, потому что вы будете создавать новые потоки без каких-либо ограничений.
Создание аналогичного интерфейса для конечного числа потоков
Мы хотим, чтобы наш пул потоков работал аналогичным, знакомым образом, чтобы переключение с потоков на пул потоков не требовало больших изменений в коде использующем наш API. В листинге 20-12 показан гипотетический интерфейс для структуры
ThreadPool
, который мы хотим использовать вместо thread::spawn
Файл: src/main.rs
Листинг 20-12: Наш идеальный интерфейс
ThreadPool
Мы используем
ThreadPool::new
, чтобы создать новый пул потоков с конфигурируемым количеством потоков, в данном случае четыре. Затем в цикле for выполняем pool.execute имеющий интерфейс, аналогичный интерфейсу thread::spawn
, в котором выполняется замыкание, которое пул должен выполнить для каждого потока соединения. Нам нужно реализовать pool.execute
, чтобы он принимал замыкание и передавал его потоку из пула для выполнения. Этот код не компилируется, но мы постараемся, чтобы компилятор в его исправлении.
Создание структуры ThreadPool использованием разработки, управляемой
компилятором
Внесите изменения листинга 20-12 в файл src/main.rs, а затем давайте воспользуемся ошибками компилятора из команды cargo check для управления нашей разработкой.
Вот первая ошибка, которую мы получаем:
fn main
() { let listener = TcpListener::bind(
"127.0.0.1:7878"
).unwrap(); let pool = ThreadPool::new(
4
); for stream in listener.incoming() { let stream = stream.unwrap(); pool.execute(|| { handle_connection(stream);
});
}
}

Замечательно! Ошибка говорит о том, что нам нужен тип или модуль
ThreadPool
,
поэтому мы создадим его сейчас. Наша реализация
ThreadPool будет зависеть от того,
какую работу выполняет наш веб-сервер. Итак, давайте переделаем крейт hello из бинарного в библиотечный для хранения реализации
ThreadPool
. После того, как поменяем в библиотечный крейт, мы также сможем использовать отдельную библиотеку пула потоков для любой работы, которую мы хотим выполнить с его использованием, а не только для обслуживания веб-запросов.
Создайте файл src/lib.rs, который содержит следующее, что является простейшим определением структуры
ThreadPool
, которую мы можем иметь в данный момент:
Файл: src/lib.rs
Затем создайте новый каталог src/bin и переместите двоичный крейт с корнем в
src/main.rs в src/bin/main.rs. Это сделает библиотечный крейт основным крейтом в каталоге hello; мы все ещё можем запустить двоичный файл из src/bin/main.rs, используя cargo run
. Переместив файл main.rs, отредактируйте его, чтобы подключить крейт библиотеки и добавить тип
ThreadPool в область видимости, добавив следующий код в начало src/bin/main.rs:
Файл: src/bin/main.rs
Этот код по-прежнему не будет работать, но давайте проверим его ещё раз, чтобы получить следующую ошибку, которую нам нужно устранить:
$
cargo check
Checking hello v0.1.0 (file:///projects/hello) error[E0433]: failed to resolve: use of undeclared type `ThreadPool`
-->
src/main.rs:11:16
|
11 | let pool = ThreadPool::new(4);
| ^^^^^^^^^^ use of undeclared type `ThreadPool`
For more information about this error, try `rustc --explain E0433`. error: could not compile `hello` due to previous error pub struct
ThreadPool
;
{{#rustdoc_include ../listings/ch20-web-server/no-listing-
01
-define-threadpool- struct
/
src
/bin/main.rs:here}}

Эта ошибка указывает, что далее нам нужно создать ассоциированную функцию с именем new для
ThreadPool
. Мы также знаем, что new должен иметь один параметр,
который может принимать
4
в качестве аргумента и должен возвращать экземпляр
ThreadPool
. Давайте реализуем простейшую функцию new
, которая будет иметь эти характеристики:
Файл: src/lib.rs
Мы выбираем usize в качестве типа параметра size
, потому что мы знаем, что отрицательное число потоков не имеет никакого смысла. Мы также знаем, что мы будем использовать число 4 в качестве количества элементов в коллекции потоков, для чего предназначен тип usize
, как обсуждалось в разделе "Целочисленные типы"
главы 3.
Давайте проверим код ещё раз:
Теперь мы получаем предупреждение и ошибку. Игнорируем предупреждение не надолго, ошибка происходит потому что у нас нет метода execute в структуре
ThreadPool
. Вспомните раздел "Создание подобного интерфейса для конечного числа
$
cargo check
Checking hello v0.1.0 (file:///projects/hello) error[E0599]: no function or associated item named `new` found for struct
`ThreadPool` in the current scope
-->
src/main.rs:12:28
|
12 | let pool = ThreadPool::new(4);
| ^^^ function or associated item not found in
`ThreadPool`
For more information about this error, try `rustc --explain E0599`. error: could not compile `hello` due to previous error pub struct
ThreadPool
; impl
ThreadPool { pub fn new
(size: usize
) -> ThreadPool {
ThreadPool
}
}
$
cargo check
Checking hello v0.1.0 (file:///projects/hello) error[E0599]: no method named `execute` found for struct `ThreadPool` in the current scope
-->
src/main.rs:17:14
|
17 | pool.execute(|| {
| ^^^^^^^ method not found in `ThreadPool`
For more information about this error, try `rustc --explain E0599`. error: could not compile `hello` due to previous error

Смотрите также файлы

Выполнение практических заданий по дисциплине административное право.docx

Лабораторная работа 1 Кобеидзе Николай Пример П1.docx

Рабочая программа по английскому языку.docx

Выбрать слово, в котором согласная буква s читается не так, как в остальных предложенных словах.docx

Задача 3 Общин положения.docx

Файл: Язык программирования Rust.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно