Ruby語言如何支持并發編程

Ruby語言通過多種方式支持并發編程，主要包括以下幾種機制：

1. 線程（Threads）

Ruby內置了對線程的支持，允許開發者創建和管理多個執行線程。

threads = []
5.times do |i|
  threads << Thread.new(i) do |id|
    puts "Thread #{id} is running"
  end
end

threads.each(&:join)

2. 綠色線程（Green Threads）

Ruby的早期版本（如 MRI 1.8）使用綠色線程，這是一種用戶級線程，由Ruby解釋器管理。但由于GIL（全局解釋器鎖）的存在，多線程在CPU密集型任務中并不能真正實現并行。

3. 線程安全的數據結構

Ruby標準庫提供了一些線程安全的數據結構，如Queue、Mutex、ConditionVariable等，幫助開發者編寫并發代碼。

require 'thread'

queue = Queue.new
mutex = Mutex.new

5.times do |i|
  Thread.new(i) do |id|
    mutex.synchronize do
      queue.push(id)
      puts "Thread #{id} pushed to queue"
    end
  end
end

5.times do
  mutex.synchronize do
    id = queue.pop
    puts "Thread #{id} popped from queue"
  end
end

4. 并發庫

Ruby社區提供了許多并發庫，如Concurrent Ruby，它提供了更高級的并發抽象和工具。

require 'concurrent-ruby'

queue = Concurrent::Queue.new

5.times do |i|
  Concurrent::Promise.execute do
    puts "Thread #{i} is running"
  end
end

5.times do
  Promise.wait(queue.pop)
end

5. 異步編程

Ruby可以通過回調、事件循環等方式實現異步編程。常用的庫有EventMachine和Celluloid。

EventMachine

require 'eventmachine'

EM.run {
  EM.add_timer(1) do
    puts "Timer ticked"
  end
}

Celluloid

require 'celluloid'

class TimerActor
  include Celluloid

  def start
    loop do
      puts "Timer ticked"
      sleep 1
    end
  end
end

timer_actor = TimerActor.new
timer_actor.start

6. 進程間通信（IPC）

Ruby可以通過管道、套接字等方式實現進程間通信，從而實現并發處理。

require 'io/popen'

pipe = IO.popen('echo "Hello from child process"')
puts pipe.read
pipe.close

總結

Ruby通過線程、綠色線程、線程安全的數據結構、并發庫、異步編程和進程間通信等多種方式支持并發編程。開發者可以根據具體需求選擇合適的機制來實現高效的并發處理。