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发布于 2026-01-06 2 阅读
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Dart 和 Rust：异步故事 🔃 由 Mux 呈现的 DEV 全球展示挑战赛：展示你的项目！

Dart 和 Rust：异步编程的故事🔃

由 Mux 主办的 DEV 全球展示挑战赛：展示你的项目！

在上一篇博文《Dart 与 Rust 的天作之合》中，我们展示了如何将这两种语言连接起来，构建更安全、更高效的 Flutter 应用。在本文中，我们将探讨如何将多线程异步 Rust 代码与异步 Dart 代码结合使用，以及如何构建像sōzu
那样，多个运行时环境能够流畅协同工作的应用。

狮子摇椅的竹制摇臂敲击石头的声音打破了日本花园的宁静。

问题🎯

运行多个异步循环并不总是容易的，要正确运行它们并不容易，你知道 Dart VM 有自己的异步运行时，而在 Rust 中，我们可以插入任何流行的运行时，这里有一些供参考：Tokio、async-std，以及最近内置于 async-std 中的smol ，因为它是一个底层运行时。

问题在于 Dart 语言本身是单线程的，这本身不是问题，但我们稍后会看到，在使用 Rust 时，这会造成什么问题。
其实，你可以运行多个Isolate，它们就像一个个小型 Dart 虚拟机实例，可以协同工作并通过消息传递进行通信。这里有一个视频，Flutter 团队的 Andrew 在视频中讲解了 Dart Isolate 和事件循环，如果你对 Dart Isolate 一无所知，我强烈建议你在继续阅读之前观看这个视频（PS：视频不到 6 分钟😅）。

让我们来抓取网络数据吧🌍

为了让这篇文章更有趣，我们将用 Rust 构建一个简单的网页爬虫库，并将其用于 Flutter 应用中。
借鉴上一篇博文中关于如何连接这两种语言的经验，我们将在这里沿用相同的思路。

首先创建 Rust crate：

$ cargo new --lib native/scrap # yes, it is a scrap lol
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好的，现在我们需要一种方法来发送异步 Web 请求，所以我们来使用reqwest。

[dependencies]
# we will use `rustls-tls` here since openssl is an issue when cross-compiling for Android/iOS
reqwest = { version = "0.10", default-features = false, features = ["rustls-tls"] }
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现在让我们来写点生疏的代码吧 😀

// lib.rs
use std::{error, fmt, io};

/// A useless Error just for the Demo
#[derive(Copy, Clone, Debug)]
pub struct ScrapError;

impl fmt::Display for ScrapError {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "Error While Scrapping this page.")
    }
}

impl error::Error for ScrapError {}

impl From<reqwest::Error> for ScrapError {
    fn from(_: reqwest::Error) -> Self {
        Self
    }
}

impl From<io::Error> for ScrapError {
    fn from(_: io::Error) -> Self {
        Self
    }
}

/// Load a page and return its HTML body as a `String`
pub async fn load_page(url: &str) -> Result<String, ScrapError> {
    Ok(reqwest::get(url).await?.text().await?)
}
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所以你看，这只是一段简单的代码，错误处理做得一塌糊涂😂

接下来，让我们为scrapcrate 编写 FFI 绑定：

$ cargo new --lib native/scrap-ffi
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在我们的Cargo.toml

[lib]
name = "scrap_ffi"
crate-type = ["cdylib", "staticlib"]

[dependencies]
scrap = { path = "../scrap" }
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现在，事情变得复杂了，因为我们需要考虑一些事情。

设置运行时🔌

这里我们将选择Tokio作为运行时环境。其实使用哪个运行时环境都无所谓，但鉴于reqwestTokio 与我们的需求兼容良好，所以我们选择使用它。
另外，lazy_static稍后会派上用场。

tokio = { version = "0.2", features = ["rt-threaded"] }
lazy_static = "1.4"
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编写一些代码来设置运行时环境。

// lib.rs
use tokio::runtime::{Builder, Runtime};
use lazy_static::lazy_static;
use std::io;

lazy_static! {
    static ref RUNTIME: io::Result<Runtime> = Builder::new()
        .threaded_scheduler()
        .enable_all()
        .core_threads(4)
        .thread_name("flutterust")
        .build();
}

/// Simple Macro to help getting the value of the runtime.
macro_rules! runtime {
    () => {
        match RUNTIME.as_ref() {
            Ok(rt) => rt,
            Err(_) => {
                return 0;
            }
        }
    };
}
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此设置创建了一个包含 4 个线程的运行时，并为每个线程Tokio命名。flutterust

错误处理🧰

处理 FFI 之间的错误很困难，所以我们将使用一个辅助 crate 来简化操作。将ffi_helpers
添加到依赖项中。

ffi_helpers = "0.2"
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它提供了有用的函数和宏，可以帮助我们处理错误，last_error_length从而error_message_utf8在 Dart 端暴露出可读的错误消息。

macro_rules! error {
    ($result:expr) => {
        error!($result, 0);
    };
    ($result:expr, $error:expr) => {
        match $result {
            Ok(value) => value,
            Err(e) => {
                ffi_helpers::update_last_error(e);
                return $error;
            }
        }
    };
}

macro_rules! cstr {
    ($ptr:expr) => {
        cstr!($ptr, 0);
    };
    ($ptr:expr, $error:expr) => {{
        null_pointer_check!($ptr);
        error!(unsafe { CStr::from_ptr($ptr).to_str() }, $error)
    }};
}


#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn last_error_length() -> i32 {
    ffi_helpers::error_handling::last_error_length()
}

#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn error_message_utf8(buf: *mut raw::c_char, length: i32) -> i32 {
    ffi_helpers::error_handling::error_message_utf8(buf, length)
}
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公开load_page功能🔑

现在问题来了，我们该如何暴露async函数呢？C/Dart 完全不了解 Rust 的async工作方式。 一种方法是编写一个普通的非函数作为函数的包装器，并调用`block_on`来获取结果。正如函数名所示，我们会​​阻塞该线程来执行该任务，那么这样做究竟有什么好处呢？
思维
asyncasyncasync fnasync

还有另一种方法，使用callbacks?! 怎么样？！
很好，这会是一个选择，并且可以使用 JavaScriptPromise风格来处理异步任务，通过传递两个回调函数，一个在 上调用success，另一个在 上调用err。

理论上，这样做可行，但是

该死

正如我之前所说，Dart 被设计成单线程的，所以你不能从其他线程调用回调函数，这基本上会破坏 Dart 的语义（你可以在这里阅读更多内容）。

那么解决方案是什么呢？
如果我告诉你我们可以使用Isolate😦在 Dart 和 Rust 之间进行通信呢？

每个新的 Isolate 都有一个SendPort和一个 ReceivePort，它们用于与 通信Isolate，你只需SendPort要向 发送消息Isolate，此外，每个SendPort都有一个称为NativePort 的东西，这是该端口的底层编号。

简单说明一下，Port这里的“of”与端口或其他类似的东西完全无关Networking，它只是Dart虚拟机内部实现的映射的键值对，你可以把它理解为指向Handle该映射的键。Isolate

如果我们用这些数字async fn从任何我们想发送的线程发送我们的结果，这可行吗？是的。

输入：Allo Isolate 📞

allo-isolate是我们在Sunshine开发的一个 crate，旨在帮助我们在 Dart VM（隔离环境中）运行多线程 Rust 🌀
它只需要一个Port隔离环境，你就可以从你的 Rust 代码中向它发送任何消息。

其底层使用了 Dart APIDart_PostCObject函数，可以将大多数（几乎全部？）Rust 类型转换为 Dart 类型，详情请参阅文档。

Allo（发音为 Hello，不带 H）通常用于某些语言（如阿拉伯语）的电话交流中 :)。

回到我们的例子，我们现在知道如何公开这个load_page函数了，让我们使用它。allo-isolate

allo-isolate = "0.1"
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用它

use allo_isolate::Isolate;

...

#[no_mangle]
pub extern "C" fn load_page(port: i64, url: *const raw::c_char) -> i32 {
    // get a ref to the runtime
    let rt = runtime!();
    let url = cstr!(url);
    rt.spawn(async move {
        // load the page and get the result back
        let result = scrap::load_page(url).await;
        // make a ref to an isolate using it's port
        let isolate = Isolate::new(port);
        // and sent it the `Rust's` result
        // no need to convert anything :)
        isolate.post(result);
    });
    1
}
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太好了，一切准备就绪，生成binding.h并构建好所有东西之后iOS，Android我们还需要编写 Dart 端的 FFI……唉，又来了🤦‍♂️

矩阵

如果我告诉你，现在你可以从 C 头文件生成 Dart FFI 绑定，你会相信吗？

dart-bindgen：一种编写 Dart FFI 的新方法

dart-bindgen是一个用于生成 Dart FFI 绑定到 C 头文件的工具，它以CLI和库的形式提供。

我们将用它来帮助我们生成FFI，只需将其添加到您的……build-dependencies

[build-dependencies]
cbindgen = "0.14.2" # Rust -> C header file
dart-bindgen = "0.1" # C header file -> Dart FFI
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并且在我们的build.rs

use dart_bindgen::{config::*, Codegen};

fn main() {
    ...
    let config = DynamicLibraryConfig {
        ios: DynamicLibraryCreationMode::Executable.into(),
        android: DynamicLibraryCreationMode::open("libscrap_ffi.so").into(),
        ..Default::default()
    };
    // load the c header file, with config and lib name
    let codegen = Codegen::builder()
        .with_src_header("binding.h")
        .with_lib_name("libscrap")
        .with_config(config)
        .build()
        .unwrap();
    // generate the dart code and get the bindings back
    let bindings = codegen.generate().unwrap();
    // write the bindings to your dart package
    // and start using it to write your own high level abstraction.
    bindings
        .write_to_file("../../packages/scrap_ffi/lib/ffi.dart")
        .unwrap();
}
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目前一切顺利，让我们在这个ffi.dart文件上编写更高层次的抽象层。

// packages/scrap_ffi/lib/scrap.dart

import 'dart:async';
import 'dart:ffi';
import 'package:ffi/ffi.dart';
// isolate package help us creating isolate and getting the port back easily.
import 'package:isolate/ports.dart';

import 'ffi.dart' as native;

class Scrap {
  // this only should be called once at the start up.
  static setup() {
    // give rust `allo-isolate` package a ref to the `NativeApi.postCObject` function.
    native.store_dart_post_cobject(NativeApi.postCObject);
    print("Scrap Setup Done");
  }

  Future<String> loadPage(String url) {
    var urlPointer = Utf8.toUtf8(url);
    final completer = Completer<String>();
    // Create a SendPort that accepts only one message.
    final sendPort = singleCompletePort(completer);
    final res = native.load_page(
      sendPort.nativePort,
      urlPointer,
    );
    if (res != 1) {
      _throwError();
    }
    return completer.future;
  }

  void _throwError() {
    final length = native.last_error_length();
    final Pointer<Utf8> message = allocate(count: length);
    native.error_message_utf8(message, length);
    final error = Utf8.fromUtf8(message);
    print(error);
    throw error;
  }
}
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在我们的 Flutter 应用中，我们可以这样使用该包：

...
class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {

  ...
  Scrap scrap;
  @override
  void initState() {
    super.initState();
    scrap = Scrap();
    Scrap.setup();
  }  

  // somewhere in your app
  final html = await scrap.loadPage('https://www.rust-lang.org/');
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就这样，启动安卓模拟器或iOS模拟器并运行：

$ cargo make # build all rust packages for iOS and Android
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然后，

$ flutter run # 🔥
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所有代码都可以在flutterust上找到，它只是一个克隆和破解版 😀。

敬请期待更多 Dart 和 Rust 的 Hacks 内容，你可以在Twitter和GitHub上关注我。

谢谢你💚。

文章来源：https://dev.to/sunshine-chain/rust-and-dart-the-async-story-3adk
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