Глава 13. Потоки в Ruby

Он тянет нить своего красноречия искуснее, чем развивает свои доводы.

Шекспир, «Бесплодные усилия любви», акт V, сцена 1^[15]

Потоки еще иногда называют облегченными процессами. Это просто способ обеспечить параллельное выполнение без накладных расходов, связанных с контекстным переключением между процессами. (Впрочем, общего согласия по поводу того, что такое поток, нет, поэтому мы не будем углубляться в данный вопрос.)

В Ruby потоки определены на пользовательском уровне и не зависят от операционной системы. Они работают в DOS так же, как и в UNIX. Но, конечно, это снижает производительность, а на сколько именно, зависит от операционной системы.

Потоки полезны, например, тогда, когда некоторые части программы могут работать независимо друг от друга. Применяются они и в тех случаях, когда приложение тратит много времени на ожидание события. Часто, пока один поток ждет, другой может выполнять полезную работу.

С другой стороны, у потоков есть и недостатки. Всегда надо взвешивать, оправданно ли их применение в конкретном случае. К тому же, иногда доступ к ресурсу принципиально должен осуществляться строго последовательно, поэтому потоки не дадут никакого выигрыша. И, наконец, бывает так, что накладные расходы на синхронизацию доступа к глобальным ресурсам превышают экономию, достигаемую за счет использования нескольких потоков.

По этой и ряду других причин некоторые авторитеты вообще рекомендуют держаться подальше от многопоточного программирования. Действительно, такие программы сложны и подвержены ошибкам, которые трудно отлаживать. Но мы оставим читателю самому решать, когда стоит применять эту технику.

Проблемы, связанные с несинхронизированными потоками, хорошо известны. При одновременном доступе к глобальным данным со стороны нескольких потоков данные могут быть запорчены. Если один поток делает какое-то допущение о том, что успел выполнить другой поток, возможна гонка (race condition); обычно это приводит к «недетерминированному» коду, который дает разные результаты при каждом запуске. Наконец, существует опасность тупиковой ситуации, когда ни один поток не может продолжить выполнение, поскольку ожидает ресурс, занятый другим потоком. Код, написанный так, что ни одна из этих проблем не возникает, называется безопасным относительно потоков.

Не все в Ruby безопасно относительно потоков, но имеются методы синхронизации, которые позволяют контролировать доступ к переменным и ресурсам, защищать критические секции программы и избегать тупиковых ситуаций. Мы рассмотрим их в этой главе и проиллюстрируем на примерах.