优雅的关闭和清理
列表 21-20 中的代码通过使用线程池异步响应请求，正如我们所期望的那样。我们得到了一些关于 workers、id 和 thread 字段的警告，这些字段我们没有直接使用，这提醒我们没有清理任何内容。当我们使用不太优雅的 ctrl-c 方法来停止主线程时，所有其他线程也会立即停止，即使它们正在处理请求。
接下来，我们将实现Drop trait，以便在池中的每个线程上调用join，使它们能够在关闭之前完成正在处理的请求。然后，我们将实现一种方法来通知线程它们应该停止接受新请求并关闭。为了演示这段代码，我们将修改我们的服务器，使其仅接受两个请求后优雅地关闭其线程池。
我们需要注意的一点是：这不会影响处理执行闭包的代码部分，因此即使我们使用线程池为异步运行时，这里的一切也会完全相同。
在ThreadPool上实现Drop特性
让我们从在我们的线程池上实现Drop开始。当池被丢弃时，我们的线程应该全部加入以确保它们完成工作。
清单 21-22 显示了Drop实现的第一次尝试；这段代码还不能完全工作。
首先，我们遍历线程池中的每个 workers。我们使用 &mut，因为 self 是一个可变引用，同时我们也需要能够修改 worker。对于每个工作线程，我们打印一条消息，说明这个特定的 Worker 实例正在关闭，然后我们调用该 Worker 实例线程的 join 方法。如果 join 调用失败，我们使用 unwrap 使 Rust 发生恐慌并进入非优雅的关闭状态。
当我们编译这段代码时，会出现以下错误：
$ cargo check
Checking hello v0.1.0 (file:///projects/hello)
error[E0507]: cannot move out of `worker.thread` which is behind a mutable reference
--> src/lib.rs:52:13
|
52 | worker.thread.join().unwrap();
| ^^^^^^^^^^^^^ ------ `worker.thread` moved due to this method call
| |
| move occurs because `worker.thread` has type `JoinHandle<()>`, which does not implement the `Copy` trait
|
note: `JoinHandle::<T>::join` takes ownership of the receiver `self`, which moves `worker.thread`
--> file:///home/.rustup/toolchains/1.85/lib/rustlib/src/rust/library/std/src/thread/mod.rs:1876:17
|
1876 | pub fn join(self) -> Result<T> {
| ^^^^
For more information about this error, try `rustc --explain E0507`.
error: could not compile `hello` (lib) due to 1 previous error
错误告诉我们，我们不能调用join，因为我们只有每个worker的可变借用，而join需要拥有其参数。为了解决这个问题，我们需要将线程从拥有thread的Worker实例中移出，以便join可以消耗线程。一种方法是采用我们在清单18-15中使用的方法。如果Worker持有一个Option<thread::JoinHandle<()>>，我们可以在Option上调用take方法，将值从Some变体中移出，并在其位置留下一个None变体。换句话说，正在运行的Worker将在thread中有一个Some变体，而当我们想要清理一个Worker时，我们会用None替换Some，这样Worker就不会有线程可以运行。
然而，这只有在丢弃Worker时才会出现。作为交换，我们在访问worker.thread的任何地方都必须处理一个Option<thread::JoinHandle<()>>。惯用的Rust代码大量使用Option，但当你发现自己将某个已知始终存在的东西包装在Option中作为变通方法时，最好寻找替代方法。它们可以使你的代码更干净，更不容易出错。
在这种情况下，存在一个更好的替代方案：Vec::drain 方法。它接受一个范围参数来指定要从 Vec 中移除的项，并返回这些项的迭代器。传递 .. 范围语法将移除 Vec 中的 每个 值。
所以我们需要更新 ThreadPool 的 drop 实现如下：
这解决了编译器错误，并且不需要对我们的代码进行任何其他更改。
向线程发出停止监听任务的信号
随着我们所做的所有更改，我们的代码编译时没有任何警告。
然而，坏消息是这段代码还没有按我们希望的方式工作。关键在于由Worker实例的线程运行的闭包中的逻辑：目前，我们调用join，但这不会关闭线程，因为它们会无限循环地寻找任务。如果我们尝试使用当前实现的drop来删除我们的ThreadPool，主线程将永远阻塞，等待第一个线程完成。
为了解决这个问题，我们需要更改 ThreadPool 的 drop 实现，然后更改 Worker 循环。
首先我们将更改 ThreadPool 的 drop 实现，以在等待线程完成之前显式地释放 sender。列表 21-23 显示了对 ThreadPool 的更改，以显式地释放 sender。与线程不同，这里我们 确实 需要使用 Option，以便能够使用 Option::take 将 sender 从 ThreadPool 中移出。
sender before joining the Worker threads释放 sender 会关闭通道，这表示不会再发送更多消息。当这种情况发生时，Worker 实例在无限循环中对 recv 的所有调用将返回错误。在清单 21-24 中，我们更改了 Worker 循环，以便在这种情况下优雅地退出循环，这意味着当 ThreadPool 的 drop 实现调用 join 时，线程将结束。
recv returns an error要查看此代码的运行情况，让我们修改 main 以仅接受两个请求，然后优雅地关闭服务器，如示例 21-25 所示。
你不会希望一个现实世界的Web服务器在仅服务了两个请求后就关闭。这段代码只是证明了优雅的关闭和清理机制是有效的。
take 方法在 Iterator 特性中定义，将迭代限制为最多前两个项目。ThreadPool 将在 main 结束时超出作用域，drop 实现将运行。
使用 cargo run 启动服务器，并发出三个请求。第三个请求应该出错，并且在您的终端中应看到类似的输出：
$ cargo run
Compiling hello v0.1.0 (file:///projects/hello)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.41s
Running `target/debug/hello`
Worker 0 got a job; executing.
Shutting down.
Shutting down worker 0
Worker 3 got a job; executing.
Worker 1 disconnected; shutting down.
Worker 2 disconnected; shutting down.
Worker 3 disconnected; shutting down.
Worker 0 disconnected; shutting down.
Shutting down worker 1
Shutting down worker 2
Shutting down worker 3
你可能会看到不同的 Worker ID 和消息打印顺序。我们可以通过这些消息了解代码的工作原理：Worker 实例 0 和 3 获得了前两个请求。服务器在第二个连接后停止接受连接，而 ThreadPool 上的 Drop 实现甚至在 Worker 3 开始其任务之前就开始执行。释放 sender 会断开所有 Worker 实例的连接并告诉它们关闭。每个 Worker 实例在断开连接时都会打印一条消息，然后线程池调用 join 以等待每个 Worker 线程完成。
注意这个特定执行的一个有趣方面：ThreadPool 丢弃了 sender，并且在任何 Worker 收到错误之前，我们尝试加入 Worker 0。Worker 0 尚未从 recv 收到错误，因此主线程阻塞等待 Worker 0 完成。在此期间，Worker 3 收到了一个任务，然后所有线程都收到了错误。当 Worker 0 完成时，主线程等待其余的 Worker 实例完成。那时，它们都已经退出了循环并停止。
恭喜！我们现在完成了项目；我们有一个使用线程池异步响应的基本Web服务器。我们能够执行服务器的优雅关闭，清理池中的所有线程。
以下是完整的代码供参考：
use hello::ThreadPool;
use std::{
fs,
io::{BufReader, prelude::*},
net::{TcpListener, TcpStream},
thread,
time::Duration,
};
fn main() {
let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();
let pool = ThreadPool::new(4);
for stream in listener.incoming().take(2) {
let stream = stream.unwrap();
pool.execute(|| {
handle_connection(stream);
});
}
println!("Shutting down.");
}
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
let buf_reader = BufReader::new(&stream);
let request_line = buf_reader.lines().next().unwrap().unwrap();
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"),
};
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();
}use std::{
sync::{Arc, Mutex, mpsc},
thread,
};
pub struct ThreadPool {
workers: Vec<Worker>,
sender: Option<mpsc::Sender<Job>>,
}
type Job = Box<dyn FnOnce() + Send + 'static>;
impl ThreadPool {
/// Create a new ThreadPool.
///
/// The size is the number of threads in the pool.
///
/// # Panics
///
/// The `new` function will panic if the size is zero.
pub fn new(size: usize) -> ThreadPool {
assert!(size > 0);
let (sender, receiver) = mpsc::channel();
let receiver = Arc::new(Mutex::new(receiver));
let mut workers = Vec::with_capacity(size);
for id in 0..size {
workers.push(Worker::new(id, Arc::clone(&receiver)));
}
ThreadPool {
workers,
sender: Some(sender),
}
}
pub fn execute<F>(&self, f: F)
where
F: FnOnce() + Send + 'static,
{
let job = Box::new(f);
self.sender.as_ref().unwrap().send(job).unwrap();
}
}
impl Drop for ThreadPool {
fn drop(&mut self) {
drop(self.sender.take());
for worker in &mut self.workers {
println!("Shutting down worker {}", worker.id);
if let Some(thread) = worker.thread.take() {
thread.join().unwrap();
}
}
}
}
struct Worker {
id: usize,
thread: Option<thread::JoinHandle<()>>,
}
impl Worker {
fn new(id: usize, receiver: Arc<Mutex<mpsc::Receiver<Job>>>) -> Worker {
let thread = thread::spawn(move || {
loop {
let message = receiver.lock().unwrap().recv();
match message {
Ok(job) => {
println!("Worker {id} got a job; executing.");
job();
}
Err(_) => {
println!("Worker {id} disconnected; shutting down.");
break;
}
}
}
});
Worker {
id,
thread: Some(thread),
}
}
}我们还可以做得更多！如果您想继续增强这个项目，这里有一些想法：
- 为
ThreadPool及其公共方法添加更多文档。 - 添加测试以检验库的功能。
- 将
unwrap的调用更改为更健壮的错误处理。 - 使用
ThreadPool执行除处理网页请求之外的某些任务。 - 在crates.io上找到一个线程池库，并使用该库实现一个类似的Web服务器。然后将其API和健壮性与我们实现的线程池进行比较。
摘要
干得好！你已经读到了这本书的最后！我们要感谢你加入我们这次的Rust之旅。你现在可以开始实现自己的Rust项目，并帮助其他人的项目。请记住，有一个欢迎你的Rustaceans社区，他们很乐意在你的Rust之旅中遇到的任何挑战时帮助你。