Fiber 类
Fiber 是在 Ruby 中实现轻量级协作并发的原语。从本质上讲,它们是一种创建可暂停和恢复的代码块的方法,很像线程。主要区别在于它们永远不会被抢占,并且调度必须由程序员完成,而不是 VM。
与其他无栈轻量级并发模型不同,每个 Fiber 都带有栈。这使 Fiber 能够从 Fiber 块内的深度嵌套函数调用中暂停。请参阅 ruby(1) 手册页以配置 Fiber 栈的大小。
创建 Fiber 时,它不会自动运行。相反,必须使用 Fiber#resume
方法显式要求它运行。Fiber 内运行的代码可以通过调用 Fiber.yield
放弃控制,在这种情况下,它会将控制权让回调用方(Fiber#resume
的调用方)。
让步或终止后,Fiber
将返回最后执行的表达式的值
例如
fiber = Fiber.new do Fiber.yield 1 2 end puts fiber.resume puts fiber.resume puts fiber.resume
产生
1 2 FiberError: dead fiber called
Fiber#resume
方法接受任意数量的参数,如果这是对 resume
的第一次调用,那么它们将作为块参数传递。否则,它们将是 Fiber.yield
调用的返回值
示例
fiber = Fiber.new do |first| second = Fiber.yield first + 2 end puts fiber.resume 10 puts fiber.resume 1_000_000 puts fiber.resume "The fiber will be dead before I can cause trouble"
产生
12 1000000 FiberError: dead fiber called
非阻塞 Fiber¶ ↑
非阻塞 Fiber 的概念是在 Ruby 3.0 中引入的。当非阻塞 Fiber 达到通常会阻塞 Fiber 的操作(如 sleep
或等待另一个进程或 I/O)时,它会将控制权让给其他 Fiber,并允许调度程序处理阻塞并在可以继续时唤醒(恢复)此 Fiber。
要使 Fiber
表现为非阻塞,需要在 Fiber.new
中使用 blocking: false
(这是默认值)创建它,并且应使用 Fiber.set_scheduler
设置 Fiber.scheduler
。如果在当前线程中未设置 Fiber.scheduler
,则阻塞和非阻塞 Fiber 的行为是相同的。
Ruby 不提供调度程序类:它应该由用户实现,并对应于 Fiber::Scheduler
。
还有 Fiber.schedule
方法,它预计以非阻塞方式立即执行给定的块。它的实际实现取决于调度程序。
公共类方法
返回由 key
标识的 fiber 存储变量的值。
key
必须是符号,并且值由 Fiber#[]= 或 Fiber#store 设置。
另请参阅 Fiber::[]=
。
static VALUE rb_fiber_storage_aref(VALUE class, VALUE key) { Check_Type(key, T_SYMBOL); VALUE storage = fiber_storage_get(fiber_current(), FALSE); if (storage == Qnil) return Qnil; return rb_hash_aref(storage, key); }
将 value
分配给由 key
标识的 fiber 存储变量。如果变量不存在,则创建该变量。
key
必须是 Symbol
,否则会引发 TypeError
。
另请参阅 Fiber::[]
。
static VALUE rb_fiber_storage_aset(VALUE class, VALUE key, VALUE value) { Check_Type(key, T_SYMBOL); VALUE storage = fiber_storage_get(fiber_current(), value != Qnil); if (storage == Qnil) return Qnil; if (value == Qnil) { return rb_hash_delete(storage, key); } else { return rb_hash_aset(storage, key, value); } }
强制 fiber 在块的持续时间内处于阻塞状态。返回块的结果。
有关详细信息,请参阅类文档中的“非阻塞 fiber”部分。
VALUE rb_fiber_blocking(VALUE class) { VALUE fiber_value = rb_fiber_current(); rb_fiber_t *fiber = fiber_ptr(fiber_value); // If we are already blocking, this is essentially a no-op: if (fiber->blocking) { return rb_yield(fiber_value); } else { return rb_ensure(fiber_blocking_yield, fiber_value, fiber_blocking_ensure, fiber_value); } }
如果当前 fiber 是非阻塞的,则返回 false
。如果通过将 blocking: false
传递给 Fiber.new
或通过 Fiber.schedule
创建 Fiber
,则 Fiber
是非阻塞的。
如果当前 Fiber
处于阻塞状态,则该方法返回 1。未来的发展可能会允许返回更大的整数的情况。
请注意,即使该方法返回 false
,Fiber
仅在当前线程中设置 Fiber.scheduler
时才表现得不同。
有关详细信息,请参阅类文档中的“非阻塞 fiber”部分。
static VALUE rb_fiber_s_blocking_p(VALUE klass) { rb_thread_t *thread = GET_THREAD(); unsigned blocking = thread->blocking; if (blocking == 0) return Qfalse; return INT2NUM(blocking); }
返回当前 fiber。如果您不在 fiber 的上下文中运行,则此方法将返回根 fiber。
static VALUE rb_fiber_s_current(VALUE klass) { return rb_fiber_current(); }
返回 Fiber
调度程序,该调度程序上次是使用 Fiber.set_scheduler
为当前线程设置的,当且仅当当前 fiber 是非阻塞的时。
static VALUE rb_fiber_current_scheduler(VALUE klass) { return rb_fiber_scheduler_current(); }
创建新的 Fiber
。最初,该 fiber 并未运行,可以使用 resume
恢复运行。第一个 resume
调用的参数将传递给该块
f = Fiber.new do |initial| current = initial loop do puts "current: #{current.inspect}" current = Fiber.yield end end f.resume(100) # prints: current: 100 f.resume(1, 2, 3) # prints: current: [1, 2, 3] f.resume # prints: current: nil # ... and so on ...
如果将 blocking: false
传递给 Fiber.new
,并且当前线程已定义 Fiber.scheduler
,则 Fiber
将变为非阻塞(请参阅类文档中的“非阻塞 Fiber”部分)。
如果未指定 storage
,则默认继承当前 fiber 的存储副本。这与指定 storage: true
相同。
Fiber[:x] = 1 Fiber.new do Fiber[:x] # => 1 Fiber[:x] = 2 end.resume Fiber[:x] # => 1
如果给定的 storage
为 nil
,则此函数将延迟初始化内部存储,该存储最初为空哈希。
Fiber[:x] = "Hello World" Fiber.new(storage: nil) do Fiber[:x] # nil end
否则,给定的 storage
将用作新 fiber 的存储,并且它必须是 Hash
的实例。
目前,显式使用 storage: true
属于实验性质,将来可能会更改。
static VALUE rb_fiber_initialize(int argc, VALUE* argv, VALUE self) { return rb_fiber_initialize_kw(argc, argv, self, rb_keyword_given_p()); }
此方法预期在单独的非阻塞 fiber 中立即运行提供的代码块。
puts "Go to sleep!" Fiber.set_scheduler(MyScheduler.new) Fiber.schedule do puts "Going to sleep" sleep(1) puts "I slept well" end puts "Wakey-wakey, sleepyhead"
假设 MyScheduler 已正确实现,则此程序将生成
Go to sleep! Going to sleep Wakey-wakey, sleepyhead ...1 sec pause here... I slept well
…例如,在 Fiber
(sleep(1)
)内的第一个阻塞操作中,控制权将让渡给外部代码(主 fiber),并且在该执行结束时,调度程序将负责正确恢复所有阻塞的 fiber。
请注意,上面描述的行为是此方法预期的行为,实际行为取决于当前调度程序对 Fiber::Scheduler#fiber
方法的实现。Ruby 不会强制此方法以任何特定方式运行。
如果未设置调度程序,则此方法将引发 RuntimeError (No scheduler is available!)
。
static VALUE rb_fiber_s_schedule(int argc, VALUE *argv, VALUE obj) { return rb_fiber_s_schedule_kw(argc, argv, rb_keyword_given_p()); }
返回 Fiber
调度程序,该调度程序最后通过 Fiber.set_scheduler
为当前线程设置。如果未设置调度程序(这是默认设置),则返回 nil
,并且非阻塞 fiber 的行为与阻塞相同。(有关调度程序概念的详细信息,请参阅类文档中的“非阻塞 fiber”部分)。
static VALUE rb_fiber_s_scheduler(VALUE klass) { return rb_fiber_scheduler_get(); }
为当前线程设置 Fiber
调度程序。如果设置了调度程序,则非阻塞 fiber(由 Fiber.new
使用 blocking: false
创建,或由 Fiber.schedule
创建)将在潜在的阻塞操作中调用该调度程序的钩子方法,并且当前线程将在最终确定时调用调度程序的 close
方法(允许调度程序正确管理所有未完成的 fiber)。
scheduler
可以是对应于 Fiber::Scheduler
的任何类的对象。它的实现取决于用户。
另请参阅类文档中的“非阻塞 fiber”部分。
static VALUE rb_fiber_set_scheduler(VALUE klass, VALUE scheduler) { return rb_fiber_scheduler_set(scheduler); }
将控制权让回到恢复 fiber 的上下文中,传递任何传递给它的参数。当接下来调用 resume
时,fiber 将在此处恢复处理。传递给下一个 resume
的任何参数都将是此 Fiber.yield
表达式求值的结果。
static VALUE rb_fiber_s_yield(int argc, VALUE *argv, VALUE klass) { return rb_fiber_yield_kw(argc, argv, rb_keyword_given_p()); }
公共实例方法
如果 fiber 仍然可以恢复(或转移到),则返回 true。在完成 fiber 块的执行后,此方法将始终返回 false
。
VALUE rb_fiber_alive_p(VALUE fiber_value) { return RBOOL(!FIBER_TERMINATED_P(fiber_ptr(fiber_value))); }
返回 fiber 的当前执行堆栈。start
、count
和 end
允许仅选择 backtrace 的部分。
def level3 Fiber.yield end def level2 level3 end def level1 level2 end f = Fiber.new { level1 } # It is empty before the fiber started f.backtrace #=> [] f.resume f.backtrace #=> ["test.rb:2:in `yield'", "test.rb:2:in `level3'", "test.rb:6:in `level2'", "test.rb:10:in `level1'", "test.rb:13:in `block in <main>'"] p f.backtrace(1) # start from the item 1 #=> ["test.rb:2:in `level3'", "test.rb:6:in `level2'", "test.rb:10:in `level1'", "test.rb:13:in `block in <main>'"] p f.backtrace(2, 2) # start from item 2, take 2 #=> ["test.rb:6:in `level2'", "test.rb:10:in `level1'"] p f.backtrace(1..3) # take items from 1 to 3 #=> ["test.rb:2:in `level3'", "test.rb:6:in `level2'", "test.rb:10:in `level1'"] f.resume # It is nil after the fiber is finished f.backtrace #=> nil
static VALUE rb_fiber_backtrace(int argc, VALUE *argv, VALUE fiber) { return rb_vm_backtrace(argc, argv, &fiber_ptr(fiber)->cont.saved_ec); }
类似于 backtrace
,但将执行堆栈的每一行作为 Thread::Backtrace::Location
返回。接受与 backtrace
相同的参数。
f = Fiber.new { Fiber.yield } f.resume loc = f.backtrace_locations.first loc.label #=> "yield" loc.path #=> "test.rb" loc.lineno #=> 1
static VALUE rb_fiber_backtrace_locations(int argc, VALUE *argv, VALUE fiber) { return rb_vm_backtrace_locations(argc, argv, &fiber_ptr(fiber)->cont.saved_ec); }
如果 fiber
正在阻塞,则返回 true
,否则返回 false
。如果通过将 blocking: false
传递给 Fiber.new
或通过 Fiber.schedule
创建 Fiber
,则 Fiber
是非阻塞的。
请注意,即使该方法返回 false
,fiber 仅在当前线程中设置 Fiber.scheduler
时才会表现得不同。
有关详细信息,请参阅类文档中的“非阻塞 fiber”部分。
VALUE rb_fiber_blocking_p(VALUE fiber) { return RBOOL(fiber_ptr(fiber)->blocking); }
通过引发不可捕捉的异常终止协程。它只终止给定的协程,不终止其他协程,如果该协程正在调用 resume
或 transfer
,则向其他协程返回 nil
。
Fiber#kill
仅在 Fiber.yield
中时中断其他协程。如果在当前协程上调用,则会在 Fiber#kill
调用站点引发该异常。
如果协程尚未启动,则直接过渡到终止状态。
如果协程已经终止,则不执行任何操作。
如果对属于另一个线程的协程调用,则引发 FiberError
。
static VALUE rb_fiber_m_kill(VALUE self) { rb_fiber_t *fiber = fiber_ptr(self); if (fiber->killed) return Qfalse; fiber->killed = 1; if (fiber->status == FIBER_CREATED) { fiber->status = FIBER_TERMINATED; } else if (fiber->status != FIBER_TERMINATED) { if (fiber_current() == fiber) { fiber_check_killed(fiber); } else { fiber_raise(fiber_ptr(self), Qnil); } } return self; }
在最后一次调用 Fiber.yield
的点上在协程中引发异常。如果协程尚未启动或已经运行到完成,则引发 FiberError
。如果协程正在 yield,则恢复协程。如果协程正在传输,则将协程传输到其中。但如果协程正在恢复,则引发 FiberError
。
如果没有参数,则引发 RuntimeError
。如果只有一个 String
参数,则引发 RuntimeError
,并使用该字符串作为消息。否则,第一个参数应该是 Exception
类的名称(或在发送 exception
消息时返回 Exception
对象的对象)。可选的第二个参数设置与异常关联的消息,第三个参数是回调信息的数组。异常由 begin...end
块的 rescue
子句捕获。
如果对属于另一个 Thread
的 Fiber
调用,则引发 FiberError
。
static VALUE rb_fiber_m_raise(int argc, VALUE *argv, VALUE self) { return rb_fiber_raise(self, argc, argv); }
从最后一次调用 Fiber.yield
的点恢复协程,或者如果这是对 resume
的第一次调用,则开始运行协程。传递给 resume 的参数将是 Fiber.yield
表达式的值,或者如果这是第一次 resume
,则将作为块参数传递给协程的块。
或者,当调用 resume 时,它将计算为传递给协程块内的下一个 Fiber.yield
语句的参数,或者如果协程在没有任何 Fiber.yield
的情况下运行到完成,则计算为块值。
static VALUE rb_fiber_m_resume(int argc, VALUE *argv, VALUE fiber) { return rb_fiber_resume_kw(fiber, argc, argv, rb_keyword_given_p()); }
返回协程的存储哈希的副本。该方法只能在 Fiber.current
上调用。
static VALUE rb_fiber_storage_get(VALUE self) { storage_access_must_be_from_same_fiber(self); VALUE storage = fiber_storage_get(fiber_ptr(self), FALSE); if (storage == Qnil) { return Qnil; } else { return rb_obj_dup(storage); } }
设置 fiber 的存储哈希。此功能为实验性功能,未来可能会更改。此方法只能在 Fiber.current
上调用。
使用此方法时应小心,因为你可能会无意中清除重要的 fiber 存储状态。你应该更喜欢使用 Fiber::[]=
在存储中分配特定键。
你还可以使用 Fiber.new(storage: nil)
创建一个具有空存储的 fiber。
示例
while request = request_queue.pop # Reset the per-request state: Fiber.current.storage = nil handle_request(request) end
static VALUE rb_fiber_storage_set(VALUE self, VALUE value) { if (rb_warning_category_enabled_p(RB_WARN_CATEGORY_EXPERIMENTAL)) { rb_category_warn(RB_WARN_CATEGORY_EXPERIMENTAL, "Fiber#storage= is experimental and may be removed in the future!"); } storage_access_must_be_from_same_fiber(self); fiber_storage_validate(value); fiber_ptr(self)->cont.saved_ec.storage = rb_obj_dup(value); return value; }
static VALUE fiber_to_s(VALUE fiber_value) { const rb_fiber_t *fiber = fiber_ptr(fiber_value); const rb_proc_t *proc; char status_info[0x20]; if (fiber->resuming_fiber) { snprintf(status_info, 0x20, " (%s by resuming)", fiber_status_name(fiber->status)); } else { snprintf(status_info, 0x20, " (%s)", fiber_status_name(fiber->status)); } if (!rb_obj_is_proc(fiber->first_proc)) { VALUE str = rb_any_to_s(fiber_value); strlcat(status_info, ">", sizeof(status_info)); rb_str_set_len(str, RSTRING_LEN(str)-1); rb_str_cat_cstr(str, status_info); return str; } GetProcPtr(fiber->first_proc, proc); return rb_block_to_s(fiber_value, &proc->block, status_info); }
将控制权转移到另一个 fiber,从它上次停止的位置恢复它,或者在它之前未恢复时启动它。调用 fiber 将被挂起,就像调用 Fiber.yield
一样。
接收 transfer 调用的 fiber 将其视为恢复调用。传递给 transfer 的参数将被视为传递给恢复的参数。
两种向 fiber 传递和从 fiber 传递控制的方式(一种是 resume
和 Fiber::yield
,另一种是 transfer
到和从 fiber)不能自由混合。
-
如果 Fiber 的生命周期以 transfer 开始,它将永远无法 yield 或恢复控制权传递,只能完成或 transfer 回去。(它仍然可以恢复允许恢复的其他 fiber。)
-
如果 Fiber 的生命周期以 resume 开始,它可以 yield 或 transfer 到另一个
Fiber
,但只能以与它被放弃的方式兼容的方式接收控制权:如果它已 transfer,它只能被 transfer 回去,如果它已 yield,它只能被恢复回去。之后,它又可以 transfer 或 yield。
如果违反这些规则,将引发 FiberError
。
对于单独的 Fiber
设计,yield/resume 更易于使用(Fiber
只放弃控制权,它不需要考虑控制权交给了谁),而 transfer 对于复杂情况更灵活,允许构建相互依赖的 Fiber 任意图形。
示例
manager = nil # For local var to be visible inside worker block # This fiber would be started with transfer # It can't yield, and can't be resumed worker = Fiber.new { |work| puts "Worker: starts" puts "Worker: Performed #{work.inspect}, transferring back" # Fiber.yield # this would raise FiberError: attempt to yield on a not resumed fiber # manager.resume # this would raise FiberError: attempt to resume a resumed fiber (double resume) manager.transfer(work.capitalize) } # This fiber would be started with resume # It can yield or transfer, and can be transferred # back or resumed manager = Fiber.new { puts "Manager: starts" puts "Manager: transferring 'something' to worker" result = worker.transfer('something') puts "Manager: worker returned #{result.inspect}" # worker.resume # this would raise FiberError: attempt to resume a transferring fiber Fiber.yield # this is OK, the fiber transferred from and to, now it can yield puts "Manager: finished" } puts "Starting the manager" manager.resume puts "Resuming the manager" # manager.transfer # this would raise FiberError: attempt to transfer to a yielding fiber manager.resume
产生
Starting the manager Manager: starts Manager: transferring 'something' to worker Worker: starts Worker: Performed "something", transferring back Manager: worker returned "Something" Resuming the manager Manager: finished
static VALUE rb_fiber_m_transfer(int argc, VALUE *argv, VALUE self) { return rb_fiber_transfer_kw(self, argc, argv, rb_keyword_given_p()); }