Ruby多線程編程初步入門

Ruby多線程編程初步入門

 　　這篇文章主要介紹了Ruby多線程編程初步入門,線程是Ruby編程學習當中的重點和痛點,需要的朋友可以參考下

　　傳統程式有一個單獨的線程執行，包含該程式的語句或指令順序執行直到程式終止。

　　一個多線程的程式有多個線程的執行。在每個線程是按順序執行的，但是在多核CPU機器上線程可能並行地執行。例如，通常情況下在單一CPU的機器，多個線程實際上不是並存執行的，而是類比並行交叉的線程的執行。

　　Ruby的可以使用 Thread 類很容易地編寫多線程程式。 Ruby線程是一個輕量級的和高效的在代碼中實現並行性。

　　建立Ruby線程：

　　要啟動一個新線程，關聯一個塊通過調用Thread.new。將建立一個新的線程執行的代碼塊，原始線程將立即從Thread.new返回並繼續執行下一個語句：

　　?

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# Thread #1 is running here Thread.new { # Thread #2 runs this code } # Thread #1 runs this code

　　例如：

　　這裡是一個例子說明，我們如何能夠利用多線程的Ruby的程式。

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#!/usr/bin/ruby   def func1 i=0 while i<=2 puts "func1 at: #{Time.now}" sleep(2) i=i+1 end end   def func2 j=0 while j<=2 puts "func2 at: #{Time.now}" sleep(1) j=j+1 end end   puts "Started At #{Time.now}" t1=Thread.new{func1()} t2=Thread.new{func2()} t1.join t2.join puts "End at #{Time.now}"

　　這將產生以下結果：

　　?

1 2 3 4 5 6 7 8

Started At Wed May 14 08:21:54 -0700 2008 func1 at: Wed May 14 08:21:54 -0700 2008 func2 at: Wed May 14 08:21:54 -0700 2008 func2 at: Wed May 14 08:21:55 -0700 2008 func1 at: Wed May 14 08:21:56 -0700 2008 func2 at: Wed May 14 08:21:56 -0700 2008 func1 at: Wed May 14 08:21:58 -0700 2008 End at Wed May 14 08:22:00 -0700 2008

　　線程的生命週期：

　　建立一個新的線程用 Thread.new。也可以使用了同義字用 Thread.Start 和 Thread.fork。

　　沒有必要啟動一個線程在它被建立後，它會自動開始運行時，CPU 資源成為可用。

　　Thread 類定義了一些方法來查詢和處理的線程在運行時。運行一個線程塊中的代碼調用Thread.new，然後它停止運行。

　　該塊中的最後一個運算式的值是線程的值，可以通過調用 Thread對象值的方法。如果線程運行完成，則該值為線程的傳回值。否則，該值方法會阻塞不會返回，直到該線程已完成。

　　類方法Thread.current返回代表當前線程的 Thread對象。這允許線程操縱自己。類方法 Thread.main返回線程對象代表主線程，thread.this初始線程開始執行Ruby程式開始時。

　　可以等待一個特定的線程通過調用該線程的Thread.Join方法來完成。調用線程將被阻塞，直到給定線程完成。

　　線程和異常：

　　如果在主線程中引發一個異常，並沒有任何地方處理，Ruby解譯器列印一條訊息並退出。在主線程以外的其他線程，未處理的異常導致線程停止運行。

　　如果線程 t 退出，因為未處理的異常，而另一個線程調用t.join或t.value，那麼所發生的異常在 t 中提出的線程 s。

　　如果 Thread.abort_on_exception 為 false，預設情況下，出現未處理的異常只是殺死當前線程和所有其餘的繼續運行。

　　如果想在任何線程中的任何未處理的異常導致解釋退出中，設定類方法Thread.abort_on_exception 為 true。

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1 2	t = Thread.new { ... } t.abort_on_exception = true

　　線程變數：

　　一個線程可以正常訪問是在範圍內的任何變數的線程被建立時。一個線程塊的局部變數是線程的局部，而不是共用。

　　Thread類提供一個特殊的功能，允許通過名稱來建立和存取線程局部變數。只需把線程對象，如果它是一個Hash，寫入元素使用[] =和讀取他們帶回使用[]。

　　在這個例子中，每個線程記錄計數變數的當前值與該鍵mycount的一個threadlocal變數。

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#!/usr/bin/ruby   count = 0 arr = []   10.times do |i| arr[i] = Thread.new { sleep(rand(0)/10.0) Thread.current["mycount"] = count count += 1 } end   arr.each {|t| t.join; print t["mycount"], ", " } puts "count = #{count}"

　　這將產生下面的結果：

　　?

1	8, 0, 3, 7, 2, 1, 6, 5, 4, 9, count = 10

　　主線程等待子線程完成，然後列印出每個捕獲count的值。

　　線程優先順序：

　　影響線程調度的第一因素，是線程的優先順序：高優先順序線程之前計劃的低優先順序的線程。更確切地說，一個線程將只獲得CPU時間，如果沒有更高優先順序的線程等待運行。

　　可以設定和查詢一個Ruby線程對象的優先順序=和優先順序的優先順序。新建立的線程開始在相同的優先順序的線程建立它。啟動主線程優先順序為0。

　　沒有任何方法設定線程優先順序在開始運行前。然而，一個線程可以提高或降低自己的優先順序的第一次操作。

　　線程排斥：

　　如果兩個線程共用訪問相同的資料，至少有一個線程修改資料，你必須要特別小心，以確保任何線程都不能看到資料處於不一致的狀態。這稱為線程排除。

　　Mutex類是一些共用資源的互斥訪問，實現了一個簡單的訊號鎖定。即，只有一個線程可持有的鎖在給定時間。其他線程可能選擇排隊等候的鎖變得可用，或者可以簡單地選擇立即得到錯誤，表示鎖定不可用。

　　通過將所有訪問共用資料的互斥體的控制下，我們確保一致性和原子操作。我們的嘗試例子，第一個無需mutax，第二個使用mutax：

　　無需Mutax的例子：

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#!/usr/bin/ruby require 'thread'   count1 = count2 = 0 difference = 0 counter = Thread.new do loop do count1 += 1 count2 += 1 end end spy = Thread.new do loop do difference += (count1 - count2).abs end end sleep 1 puts "count1 : #{count1}" puts "count2 : #{count2}" puts "difference : #{difference}"

　　這將產生以下結果：

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count1 : 1583766 count2 : 1583766 difference : 637992   #!/usr/bin/ruby require 'thread' mutex = Mutex.new   count1 = count2 = 0 difference = 0 counter = Thread.new do loop do mutex.synchronize do count1 += 1 count2 += 1 end end end spy = Thread.new do loop do mutex.synchronize do difference += (count1 - count2).abs end end end sleep 1 mutex.lock puts "count1 : #{count1}" puts "count2 : #{count2}" puts "difference : #{difference}"

　　這將產生以下結果：

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count1 : 696591 count2 : 696591 difference : 0

　　處理死結：

　　當我們開始使用互斥對象的線程排除，我們必須小心地避免死結。死結的情況發生時，所有線程正在等待擷取另一個線程持有的資源。因為所有的線程被阻塞，他們不能釋放其所持有的鎖。因為他們可以不釋放鎖，其它線程不能獲得這些鎖。

　　一個條件變數僅僅是一個訊號，與資源相關聯，並用於特定互斥鎖的保護範圍內的。當需要一個資源不可用，等待一個條件變數。這一行動釋放相應的互斥鎖。當一些其他線程發送訊號的資源是可用的，原來的線程來等待，並同時恢複上的鎖臨界區。

　　例子：

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#!/usr/bin/ruby require 'thread' mutex = Mutex.new   cv = ConditionVariable.new a = Thread.new { mutex.synchronize { puts "A: I have critical section, but will wait for cv" cv.wait(mutex) puts "A: I have critical section again! I rule!" } }   puts "(Later, back at the ranch...)"   b = Thread.new { mutex.synchronize { puts "B: Now I am critical, but am done with cv" cv.signal puts "B: I am still critical, finishing up" } } a.join b.join

　　這將產生以下結果：

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A: I have critical section, but will wait for cv (Later, back at the ranch...) B: Now I am critical, but am done with cv B: I am still critical, finishing up A: I have critical section again! I rule!

　　線程狀態：

　　有五種可能的傳回值對應於下表中所示的5個可能的狀態。該的狀態方法返回的線程狀態。

　　Thread類的方法：

　　Thread類提供以下方法，它們適用程式的所有線程。這些方法它們使用Thread類的名稱來調用，如下所示：

　　?

1	Thread.abort_on_exception = true

　　這裡是所有類方法的完整列表：

　　線程執行個體方法：

　　這些方法是適用於一個線程的一個執行個體。這些方法將被調用，使用一個線程的一個執行個體如下：

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#!/usr/bin/ruby   thr = Thread.new do # Calling a class method new puts "In second thread" raise "Raise exception" end thr.join # Calling an instance method join

　　這裡是所有執行個體方法的完整列表：