В чём разница между tokio::spawn и обычным синхронным потоком?

OS-поток vs Tokio task: фундаментальные различия

Как работает tokio::spawn

Вызов tokio::spawn(future):

1. Аллоцирует Task в куче — содержит future, Waker и счётчик ссылок.
2. Помещает задачу в run-queue одного из рабочих потоков (обычно того, на котором вызван spawn).
3. Возвращает JoinHandle<T> — futures, через которую можно дождаться результата.

Рабочий поток в цикле вызывает task.poll(). Если future возвращает Pending, поток переходит к следующей задаче — без блокировки ОС.

Практический пример

use tokio::time::{sleep, Duration};

#[tokio::main]
async fn main() {
    // 10 000 async-задач на фиксированном пуле потоков
    let handles: Vec<_> = (0..10_000)
        .map(|i| {
            tokio::spawn(async move {
                sleep(Duration::from_millis(100)).await;
                i * 2
            })
        })
        .collect();

    for h in handles {
        let _ = h.await.unwrap();
    }
    println!("10 000 tasks done");
}

Этот код работает на 4–8 рабочих потоках. Аналог с std::thread::spawn создал бы 10 000 OS-потоков (~80 ГБ стека суммарно) и упал бы.

Когда использовать std::thread::spawn

• CPU-интенсивные вычисления (шифрование, сжатие, парсинг большого JSON) — не должны блокировать рабочий поток.
• Вызов синхронных blocking API (старые библиотеки без async-поддержки).
• Для таких случаев в Tokio есть tokio::task::spawn_blocking — запускает closure на выделенном blocking thread pool, не занимая async workers.

// Правильно: тяжёлая синхронная работа
let result = tokio::task::spawn_blocking(|| {
    heavy_cpu_computation()
}).await.unwrap();

// Неправильно: блокирует рабочий поток Tokio
let result = std::fs::read_to_string("big_file.txt").unwrap(); // никогда так в async-коде

Подводные камни

• Блокировка в async-коде. Любой блокирующий вызов внутри tokio::spawn (sync I/O, std::thread::sleep, тяжёлые вычисления) блокирует рабочий поток целиком. При 4 workers и 4 блокирующих задачах весь runtime зависает.
• Потеря паник. Если task паникует, паника не всплывает в вызывающий код. JoinHandle::await вернёт Err(JoinError). Дропнутый handle «проглатывает» панику молча.
• Задачи не привязаны к потоку. В отличие от OS-потоков, Tokio task может переезжать между рабочими потоками между вызовами poll. Не используйте thread-local storage внутри async задач.
• Отмена — это drop. Дропнутый JoinHandle не останавливает задачу. Для отмены используйте handle.abort() или CancellationToken из tokio-util.
• Нет вытесняющего планирования. Задача, которая не вызывает await (бесконечный цикл), монополизирует поток. В критичных случаях вставляйте tokio::task::yield_now().await.
• Размер future при spawn. Future должна быть Send + 'static. Захват не-Send типов (Rc, RefCell) или локальных ссылок приведёт к ошибке компиляции. Планируйте lifetime заранее.

• Отвечать определением без production-сценария.
• Не называть runtime boundary, security boundary или failure mode.
• Игнорировать версию API, observability и тестовую проверку.

• Объясняет механизм своими словами и без выдуманных API.
• Называет реальные риски, диагностику и критерий корректности.
• Связывает ответ с текущей документацией и миграционными ограничениями.