Ruby并发并行实践：从厨师做菜到全局锁解析

"这篇文章主要探讨了Ruby中的并发并行以及全局锁的概念，通过实例展示了并发和并行的区别，并提供了简单的代码示例来演示这两种执行模式。" 在编程领域，特别是服务器端开发，理解和掌握并发与并行是至关重要的。并发指的是在一段时间内，系统能够处理多个任务，但这些任务不一定在同一时刻同时执行。例如，当一个服务器接收到两个请求时，如果只有一个处理线程，它会按顺序完成这两个请求，这就是顺序执行。而在并发情况下，虽然看起来系统同时处理了两个请求，但实际上它们可能交替进行，每个请求在系统可用时获得短暂的执行机会。 并行执行则更进一步，它意味着系统确实能同时处理多个任务。在多核或多处理器系统中，两个或更多的独立执行单元（如线程或进程）可以同时运行不同的任务，真正实现同时处理。在Ruby中，通过多线程可以实现并行执行，如代码示例所示，两个线程分别执行函数f1和f2，当同时运行这两个线程时，总时间相比顺序执行大大减少。 并发和并行的实现方式多种多样，包括线程、进程、异步I/O等。在Ruby中，多线程是一种常见的并发模型，但需要注意的是，由于Ruby的全局解释器锁（GIL，Global Interpreter Lock），即使在多核系统上，Ruby的多线程也无法实现真正的并行计算。GIL是为了确保同一时刻只有一个线程执行Ruby代码，以避免数据竞争问题。这意味着，尽管可以有多个线程并发运行，但它们不会在同一时刻并行执行，这限制了Ruby在多核环境下的性能潜力。 为了克服GIL的限制，开发者可以考虑使用其他并发机制，比如使用Fiber（轻量级线程）或者利用JRuby、Rubinius等非MRI（Matz Ruby Interpreter）实现，它们在某些情况下可以释放GIL，实现真正的并行执行。 全局锁在多线程编程中是用来保护共享资源的一种机制，确保任何时候只有一个线程可以访问特定的代码块。在Ruby中，可以使用Mutex（互斥锁）类来实现全局锁。当一个线程获取了Mutex的锁后，其他试图获取锁的线程会被阻塞，直到锁被释放。例如： ```ruby require 'thread' mutex = Mutex.new shared_data = 0 Thread.new do mutex.synchronize do shared_data += 1 end end Thread.new do mutex.synchronize do shared_data -= 1 end end # 等待所有线程结束 sleep 2 puts "Final value: #{shared_data}" ``` 在这个例子中，`mutex.synchronize`确保了对`shared_data`的修改是互斥的，避免了数据不一致的问题。 理解并发与并行的概念，掌握Ruby中的多线程和全局锁，对于编写高效、稳定的并发程序至关重要。同时，开发者也需要根据实际需求选择合适的并发模型和工具，以充分利用系统资源，提高应用程序的性能。