非同期Rustの現状

非同期Rustは、同期Rustと同様の安定性保証が一部サポートされています。 その他の部分はまだ成熟中であり、時間の経過とともに変化していくでしょう。 非同期Rustにおいて、現在予想できることは:

  • 典型的な並行処理ワークロードに対する卓越したランタイム性能。

  • ライフタイムやピン留めといった高度な言語機能と頻繁に相互作用を引き起こします。

  • 同期と非同期のコード間、および異なる非同期ランタイム間に一部互換性の制約があります。

  • 非同期ランタイムや言語サポートが進化し続けるため、メンテナンスの負担が大きいです。

つまり、非同期Rustは、同期Rustよりも扱いにくく、メンテナンスの負担も大きくなります。 その代わり、最高クラスのパフォーマンスを得ることができます。 非同期Rustは、すべての領域において、常に改善され続けています。 そのため、これらの問題の影響は時間の経過とともに薄れていくでしょう。

言語・ライブラリの対応

非同期プログラミングはRust自体でサポートされていますが、ほとんどの非同期アプリケーションは、 コミュニティのクレートが提供する機能に依存しています。 そのため、言語機能とライブラリのサポートを組み合わせて利用する必要があります:

  • Futureトレイトのような 基本的なトレイト、型、関数は標準ライブラリで提供されています。

  • async/await構文は、Rustコンパイラで直接サポートされています。

  • 多くの有用な型、マクロ、関数がfuturesクレートによって提供されています。 これらは全ての非同期Rustアプリケーションで使用することができます。

  • 非同期コードの実行、I/O、タスクの起動は、Tokio や async-std のような "非同期ランタイム" によって提供されます。 ほとんどの非同期アプリケーションといくつかの非同期クレートは、特定のランタイムに依存しています。 詳しくは"非同期エコシステム"の項をご覧ください。

同期Rustで使い慣れた言語機能の中には、非同期Rustではまだ利用できないものがあります。 特筆すべき点として、トレイト内で非同期関数を宣言することができません。 その代わりに、同じ結果を得るために回避策を使用する必要があり、より冗長になる可能性があります。

コンパイルとデバッグ

非同期Rustのコンパイラエラーとランタイムエラーは、 ほとんどの場合、これまでのRustと同じように機能します。 しかし、いくつか重要な違いがあります:

コンパイルエラー

非同期Rustのコンパイルエラーは、同期Rustに高い基準で準拠していますが、 非同期Rustはライフタイムやピン留めなど、より複雑な言語機能に依存することが多いため、 同期Rustに比べ、この種のエラーに遭遇することが多くなるかもしれません。

ランタイムエラー

コンパイラが非同期関数をコンパイルする際、必ず内部にステートマシンを生成します。 非同期Rustのスタックトレースには、通常、これらのステートマシンの詳細とランタイムの関数呼び出しが含まれます。 そのため、スタックトレースを読み解くのは、同期Rustの場合よりも少し困難になる可能性があります。

新規の故障モード（訳注: 起こりうるエラーのパターン）

例えば、非同期コンテキストからブロッキング関数を呼び出したり、Futureトレイトを誤って実装したりすると、 同期Rustでは馴染みのない故障モードが発生する可能性があります。 このようなエラーは、コンパイラや、時にはユニットテストさえも無言でパスしてしまいます。 本書を通じて、基本的な考え方をしっかりと理解することで、こうした落とし穴を避けることができます

互換性の考慮

非同期と同期のコードは、必ずしも自由に組み合わせることができません。 例えば、同期関数から非同期関数を直接呼び出すことはできません。 また、同期と非同期のコードで異なるデザインパターンを指向する傾向があり、 異なる環境を想定したコードを構成することが困難な場合があります。

非同期コードであっても、常に自由に組み合わせることができるわけではありません。 いくつかのクレートは、動作するために特定の非同期ランタイムに依存しています。 その場合、依存しているランタイムは通常、クレートの依存関係リストで指定されています。

このような互換性の問題は、あなたの選択肢を狭めることになるので、 どの非同期ランタイムとどのクレートが必要かを早めに調査しておくようにしましょう。 一度どのランタイムを使用するか決まれば、互換性についてはあまり気にする必要はないでしょう。

パフォーマンスの特徴

非同期Rustのパフォーマンスは、使用している非同期ランタイムの実装に依存します。 非同期Rustのアプリケーションを動作させるランタイムは比較的新しいものですが、 ほとんどの実用的なワークロードに対して並外れた優れた性能を発揮します。

とはいえ、非同期エコシステムのほとんどは、マルチスレッド のランタイムを想定しています。 このため、シングルスレッド非同期アプリケーションの、理論的なパフォーマンスメリットを享受することが難しくなっています。 namely cheaper synchronization。 もう一つ見落とされているユースケースは、ドライバやGUIアプリケーションなどで重要な、 遅延に影響を受けやすいタスク です。このようなタスクは、適切なスケジューリングが必要で、 ランタイムやOSのサポートに依存しています。このようなユースケースに対するライブラリのサポートは、 将来的に充実することが期待されています。