Rust Web开发领域约束与最佳实践：异步、状态管理、安全与性能优化指南

domain-web by actionbook/rust-skills

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npx skills add https://github.com/actionbook/rust-skills --skill domain-web

Web应用系统架构 Rust

🇨🇳中文介绍

Web 领域

第 3 层：领域约束

领域约束 → 设计影响

领域规则	设计约束	Rust 实现含义
无状态 HTTP	无请求局部全局变量	状态置于提取器中
并发性	处理大量连接	异步，Send + Sync
延迟 SLA	快速响应	高效的所有权管理
安全性	输入验证	类型安全的提取器
可观测性	请求追踪	tracing + tower 中间件层

关键约束

默认异步

RULE: Web 处理程序不得阻塞
WHY: 阻塞一个任务 = 阻塞多个请求
RUST: async/await，CPU 密集型工作使用 spawn_blocking

状态管理

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"需要共享应用状态"
    ↓ m07-concurrency: 使用 Arc 进行线程安全共享
    ↓ m02-resource: 可变状态使用 Arc<RwLock<T>>

"需要请求验证"
    ↓ m05-type-driven: 已验证的提取器
    ↓ m06-error-handling: 错误处理使用 IntoResponse

"需要中间件栈"
    ↓ m12-lifecycle: Tower 中间件层
    ↓ m04-zero-cost: 基于 Trait 的组合

框架	风格	最佳适用场景
axum	函数式，tower	现代 API
actix-web	基于 Actor	高性能
warp	过滤器组合	可组合的 API
rocket	宏驱动	快速开发

用途	Crate
HTTP 服务器	axum, actix-web
HTTP 客户端	reqwest
JSON	serde_json
认证/JWT	jsonwebtoken
会话	tower-sessions
数据库	sqlx, diesel
中间件	tower

模式	目的	实现
提取器	请求解析	`State(db)`, `Json(payload)`
错误响应	统一错误处理	`impl IntoResponse`
中间件	横切关注点	Tower 中间件层
共享状态	应用配置	`Arc<AppState>`

async fn handler(
    State(db): State<Arc<DbPool>>,
    Json(payload): Json<CreateUser>,
) -> Result<Json<User>, AppError> {
    let user = db.create_user(&payload).await?;
    Ok(Json(user))
}

// 错误处理
impl IntoResponse for AppError {
    fn into_response(self) -> Response {
        let (status, message) = match self {
            Self::NotFound => (StatusCode::NOT_FOUND, "Not found"),
            Self::Internal(_) => (StatusCode::INTERNAL_SERVER_ERROR, "Internal error"),
        };
        (status, Json(json!({"error": message}))).into_response()
    }
}

错误	违反的领域规则	修复方法
在处理程序中阻塞	延迟激增	使用 spawn_blocking
在状态中使用 Rc	非 Send + Sync	使用 Arc
无验证	安全风险	使用类型安全的提取器
无错误响应	糟糕的用户体验	实现 IntoResponse

约束	第 2 层模式	第 1 层实现
异步处理程序	Async/await	tokio 运行时
线程安全状态	共享状态	Arc, Arc<RwLock>
请求生命周期	提取器	通过 From 实现所有权
中间件	Tower 中间件层	基于 Trait 的组合

何时需要	参见
异步模式	m07-concurrency
状态管理	m02-resource
错误处理	m06-error-handling
中间件设计	m12-lifecycle

🇺🇸English

Web Domain

Layer 3: Domain Constraints

Domain Constraints → Design Implications

Domain Rule	Design Constraint	Rust Implication
Stateless HTTP	No request-local globals	State in extractors
Concurrency	Handle many connections	Async, Send + Sync
Latency SLA	Fast response	Efficient ownership
Security	Input validation	Type-safe extractors
Observability	Request tracing	tracing + tower layers

Critical Constraints

Async by Default

RULE: Web handlers must not block
WHY: Block one task = block many requests
RUST: async/await, spawn_blocking for CPU work

State Management

RULE: Shared state must be thread-safe
WHY: Handlers run on any thread
RUST: Arc<T>, Arc<RwLock<T>> for mutable

Request Lifecycle

RULE: Resources live only for request duration
WHY: Memory management, no leaks
RUST: Extractors, proper ownership

Trace Down ↓

From constraints to design (Layer 2):

"Need shared application state"
    ↓ m07-concurrency: Use Arc for thread-safe sharing
    ↓ m02-resource: Arc<RwLock<T>> for mutable state

"Need request validation"
    ↓ m05-type-driven: Validated extractors
    ↓ m06-error-handling: IntoResponse for errors

"Need middleware stack"
    ↓ m12-lifecycle: Tower layers
    ↓ m04-zero-cost: Trait-based composition

Framework Comparison

Framework	Style	Best For
axum	Functional, tower	Modern APIs
actix-web	Actor-based	High performance
warp	Filter composition	Composable APIs
rocket	Macro-driven	Rapid development

Key Crates

Purpose	Crate
HTTP server	axum, actix-web
HTTP client	reqwest
JSON	serde_json
Auth/JWT	jsonwebtoken
Session	tower-sessions
Database	sqlx, diesel
Middleware	tower

Design Patterns

Pattern	Purpose	Implementation
Extractors	Request parsing	`State(db)`, `Json(payload)`
Error response	Unified errors	`impl IntoResponse`
Middleware	Cross-cutting	Tower layers
Shared state	App config	`Arc<AppState>`

Code Pattern: Axum Handler

async fn handler(
    State(db): State<Arc<DbPool>>,
    Json(payload): Json<CreateUser>,
) -> Result<Json<User>, AppError> {
    let user = db.create_user(&payload).await?;
    Ok(Json(user))
}

// Error handling
impl IntoResponse for AppError {
    fn into_response(self) -> Response {
        let (status, message) = match self {
            Self::NotFound => (StatusCode::NOT_FOUND, "Not found"),
            Self::Internal(_) => (StatusCode::INTERNAL_SERVER_ERROR, "Internal error"),
        };
        (status, Json(json!({"error": message}))).into_response()
    }
}

Common Mistakes

Mistake	Domain Violation	Fix
Blocking in handler	Latency spike	spawn_blocking
Rc in state	Not Send + Sync	Use Arc
No validation	Security risk	Type-safe extractors
No error response	Bad UX	IntoResponse impl

Trace to Layer 1

Constraint	Layer 2 Pattern	Layer 1 Implementation
Async handlers	Async/await	tokio runtime
Thread-safe state	Shared state	Arc, Arc<RwLock>
Request lifecycle	Extractors	Ownership via From
Middleware	Tower layers	Trait-based composition

Related Skills

When	See
Async patterns	m07-concurrency
State management	m02-resource
Error handling	m06-error-handling
Middleware design	m12-lifecycle

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Web 领域

领域约束 → 设计影响

关键约束

默认异步

状态管理

相关 Skills

请求生命周期

向下追踪 ↓

框架对比

关键 Crate

设计模式

代码模式：Axum 处理程序

常见错误

追踪至第 1 层

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