多线程中的循环

Question

我有以下代码（来自Ruby教程）：

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}"
counter.join(2)
spy.join(2)
puts "count1 :  #{count1}"
puts "count2 :  #{count2}"
puts "difference : #{difference}"

这是一个使用Mutex.synchronize的示例。在我的电脑上，结果与教程中的有很大不同。在调用join后，计数有时是相等的：

count1 :  5321211
count2 :  6812638
difference : 0
count1 :  27307724
count2 :  27307724
difference : 0

有时候并非如此：

count1 :  4456390
count2 :  5981589
difference : 0
count1 :  25887977
count2 :  28204117
difference : 0

尽管计数显示出截然不同的数字，但我不明白为什么差异仍然为0。

add操作可能类似于以下内容：

val = fetch_current(count1)
add 1 to val
store val back into count1

对于count2也有类似的情况。Ruby可以在线程之间切换执行，所以可能无法完成对变量的写入，但当CPU返回到线程时，应该从被中断的那一行继续执行，对吗？

仍然只有一个线程正在向变量中写入。在loop do块内，为什么count2 += 1会被执行更多次？

- Tombart

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join(2) 应该做什么？ - uday

它会给线程设置一个时间限制（以秒为单位）来终止。如果我不调用它，当程序运行到结束时，Ruby 将自动回收线程（因此无限的 loop do 也将有个终结）。请参见 http://www.ruby-doc.org/core-1.9.3/Thread.html#method-i-join 了解更多信息。 - Tombart

很有趣。在 Ruby 1.8 中，“差异”始终为<> 0，计数从未相差超过1，但在 Ruby 1.9 中，“差异”始终为== 0，但 count1 和 count2 相距甚远。 - Casper

Answer 1

执行

puts "count1 :  #{count1}"

需要翻译的内容：

需要一些时间（虽然可能很短）。 它不是一瞬间完成的。 因此，这两行相邻的代码并不神秘：

puts "count1 :  #{count1}"
puts "count2 :  #{count2}"

显示了不同的计数。简单来说，counter 线程经过一些循环周期并增加了计数，而第一个 puts 被执行时。

同样地，当

difference += (count1 - count2).abs

在计算的过程中，原则上当引用 count2 之前引用了 count1，计数器可能会增加。但是，在此期间未执行任何命令，并且我猜测引用 count1 所需的时间要比 counter 线程再次循环所需的时间要短得多。请注意，在前者中进行的操作是后者中所做操作的一个合适子集。如果差异足够大，这意味着在 - 方法的参数调用期间，counter 线程尚未经过一次循环周期，则 count1 和 count2 将显示为相同的值。

一种预测是，如果在引用 count1 之后但在引用 count2 之前放置一些昂贵的计算，则 difference 将显现出来：

difference += (count1.tap{some_expensive_calculation} - count2).abs
# => larger `difference`

- sawa

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实际上，在计数器线程之间放置类似于 sleep 0.001 的东西也会使差异显示出来。由于计数器线程正在“忙循环”，我想知道间谍线程在1.9中是否有机会运行。立即放置睡眠语句可以释放CPU时间以运行间谍线程，并且差异将显示出来。 - Casper

谢谢，这很有道理。将 puts 替换为 print "count1 : #{count1}, count2 : #{count2}\n" 可以减少计数器之间的差异。因为 puts 被执行为两个命令，所以需要更多时间。 - Tombart

Answer 2

这里是答案。我认为你做出了一个假设，即线程在join(2)返回后停止执行。

事实并非如此！即使join(2)将执行（暂时）返回到主线程，线程仍然会继续运行。

如果你将代码更改为以下内容，你就会看到发生了什么：

...
counter.join(2)
spy.join(2)

counter.kill
spy.kill

puts "count1 :  #{count1}"
puts "count2 :  #{count2}"
puts "difference : #{difference}"

在 Ruby 1.8 中，这似乎有些不同，当主线程执行时，其他线程似乎没有机会运行。

该教程可能是针对 Ruby 1.8 编写的，但自那以后在 1.9 中已更改了线程模型。

事实上，它在 1.8 中能够工作纯粹是“幸运”，因为无论是在 1.8 还是 1.9 中，当 join(2) 返回时，线程都没有完成执行。

- Casper