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编程语言

在异步编程的广阔海洋中，Tokio 作为 Rust 生态中的一艘旗舰，为我们提供了强大的并发处理能力。然而，在某些特殊场景下，我们需要将任务锚定在一条固定的单线程航道上，以避免多线程的暗礁——比如调用那些不支持并发访问的 C 语言库。这种需求虽小众，却至关重要。

核心原理

Tokio 的 current thread runtime 正是我们的救星。通过构建一个单线程运行时，并利用 Handle::spawn 来调度任务，我们可以确保无论是异步的协程还是阻塞的代码片段，都在同一线程中执行。这不仅保证了线程安全性，还避免了不必要的上下文切换开销。

示例代码

让我们通过一个精心设计的示例来深入探索这一机制：

use std::{future::pending, sync::LazyLock, thread, time::Duration};
use tokio::{
    runtime::Handle,
    time::sleep,
};

static FIXED_HANDLE: LazyLock<Handle> = LazyLock::new(|| {
    let rt = tokio::runtime::Builder::new_current_thread().enable_all().build().unwrap();
    let handle = rt.handle().clone();
    // 启动 runtime 并挂起，维持线程活力
    thread::spawn(move || {
        rt.block_on(pending::<()>());
    });
    handle
});

#[tokio::main]
async fn main() {
    sleep(Duration::from_secs(1)).await;

    let mut handles = vec![];

    for _ in 0..5 {
        handles.push(FIXED_HANDLE.spawn(async {
            println!("非阻塞任务启动！线程ID: {:?}", thread::current().id());
            sleep(Duration::from_secs(1)).await;
            println!("非阻塞任务完成！线程ID: {:?}", thread::current().id());
        }));

        handles.push(FIXED_HANDLE.spawn(async {
            println!("阻塞任务启动！");
            std::thread::sleep(Duration::from_secs(1));
            println!("阻塞任务完成！线程ID: {:?}", thread::current().id());
        }));
    }

    for _ in 0..30 {
        println!("主运行时未被阻塞！");
        sleep(Duration::from_millis(200)).await;
    }

    for handle in handles {
        handle.await.unwrap();
    }
}

运行结果与分析

执行上述代码，我们观察到以下输出：

主运行时未被阻塞！
非阻塞任务启动！线程ID: ThreadId(14)
阻塞任务启动！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务启动！线程ID: ThreadId(14)
阻塞任务启动！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务启动！线程ID: ThreadId(14)
阻塞任务启动！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务启动！线程ID: ThreadId(14)
阻塞任务启动！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务启动！线程ID: ThreadId(14)
阻塞任务启动！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
非阻塞任务完成！线程ID: ThreadId(14)
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！
主运行时未被阻塞！

从结果中不难发现，所有任务的线程 ID 均一致为 ThreadId(14)，这证实了任务的确在固定线程中执行。同时，主运行时并未被阻塞，展现了异步处理的优雅与高效。

这种技术在处理遗留代码或特定库时尤为实用，为 Rust 的异步生态增添了一抹灵活的色彩。

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giscus