如何在借用数据的异步代码中运行阻塞代码？

问题背景 #

异步代码在两次await之间不能长时间运行，遇到阻塞式IO这类耗时操作时，通常会用tokio::task::spawn_blocking。但spawn_blocking和tokio::task::spawn一样，要求捕获的数据必须具备'static生命周期——哪怕你立即await任务也不例外。比如下面的代码无法编译：

fn foo(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    // 执行阻塞式IO操作
}

async fn foo_the_reference(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    spawn_blocking(move || {
        foo(my_ref);
    }).await;
}

有没有办法不用遵守'static限制，就能在异步代码里运行阻塞代码？

解决方案 #

1. 用Arc共享不可变数据（最常用方案） #

如果数据是只读的，把ExpensiveToClone包装进Arc（原子引用计数指针），既满足'static要求，又避免深拷贝：

use std::sync::Arc;
use tokio::task::spawn_blocking;

struct ExpensiveToClone;

fn foo(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    // 执行阻塞式IO操作
}

async fn foo_the_reference(my_ref: Arc<ExpensiveToClone>) {
    let cloned_handle = Arc::clone(&my_ref);
    spawn_blocking(move || {
        foo(&cloned_handle);
    }).await.unwrap();
}

2. 结合Arc与tokio::sync::Mutex处理可变数据 #

如果需要对数据进行修改操作，可以用tokio::sync::Mutex配合Arc，确保跨线程的安全可变访问：

use std::sync::Arc;
use tokio::sync::Mutex;
use tokio::task::spawn_blocking;

struct ExpensiveToClone;

fn foo(my_ref: &mut ExpensiveToClone) {
    // 执行阻塞式IO并修改数据
}

async fn foo_the_reference(my_ref: Arc<Mutex<ExpensiveToClone>>) {
    let cloned_handle = Arc::clone(&my_ref);
    spawn_blocking(move || {
        let mut guard = cloned_handle.blocking_lock();
        foo(&mut guard);
    }).await.unwrap();
}

3. 切换到async-std运行时（替代方案） #

如果项目可以切换到async-std，它的task::spawn_blocking允许捕获非'static数据——只要调用者在任务完成前不退出即可：

use async_std::task;

struct ExpensiveToClone;

fn foo(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    // 执行阻塞式IO操作
}

async fn foo_the_reference(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    task::spawn_blocking(move || {
        foo(my_ref);
    }).await;
}

4. 直接在当前线程执行（不推荐） #

如果能确定当前运行的是Tokio阻塞线程池的线程（比如已经在spawn_blocking任务内部），可以直接调用阻塞函数，但这会阻塞线程，可能破坏异步调度的效率，仅适合特殊场景：

struct ExpensiveToClone;

fn foo(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    // 执行阻塞式IO操作
}

async fn foo_the_reference(my_ref: &ExpensiveToClone) {
    // 仅当当前线程属于阻塞线程池时安全
    foo(my_ref);
}

关键原理 #

Tokio要求spawn_blocking闭包满足'static，本质是因为异步任务的生命周期不受调用者控制——哪怕你立即await，调度器仍可能将任务挂起并在其他线程执行，原调用者的栈帧可能早已被销毁。使用Arc这类共享所有权的类型，能确保数据在任务生命周期内始终有效。

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者Dominick Pastore