ConditionVariable 是 Ruby 提供的一个同步原语,用于在线程间进行协调和等待。它允许一个线程等待某个特定条件的发生,同时允许其他线程通知该条件已满足。这使得 ConditionVariable 成为了多线程程序设计中的一个重要工具。
ConditionVariable 的基本概念
ConditionVariable 是一种同步机制,它允许多个线程在某些条件满足时进行通信。这些条件通常由一个布尔表达式来表示,例如某个变量的值达到某个阈值或者某个资源变得可用等。ConditionVariable 通过 wait
和 signal
方法实现了线程间的协调:
wait
: 使当前线程进入休眠状态,直到另一个线程调用signal
或broadcast
方法唤醒它。signal
: 唤醒等待队列中的第一个线程。broadcast
: 唤醒所有正在等待的线程。
创建 ConditionVariable 对象
创建 ConditionVariable 对象非常简单,只需要使用 ConditionVariable.new
方法即可:
cv = ConditionVariable.new
使用 ConditionVariable 的基本模式
等待条件满足
当你需要等待某个条件满足时,可以使用 wait
方法。wait
方法通常需要在一个互斥锁(Mutex)保护下被调用,以确保线程安全:
-- -------------------- ---- ------- ----- - --------- --------- - ----- - -------------- ---------- -- ----------------- -- - -------------- -------- --------- - ---- --------- - ------- --- --- - --------- ----------------- -- -------------- ----- --------- ---- --------- ---
在这个例子中,我们首先创建了一个互斥锁 mutex
和一个 ConditionVariable 对象 cv
。然后创建了一个新线程,在这个线程中模拟了一个条件满足的过程。主线程通过调用 cv.wait(mutex)
来等待条件满足。注意这里我们使用了 until
循环来不断尝试等待,直到条件满足为止。
广播所有等待的线程
有时候,你可能希望唤醒所有等待的线程,而不仅仅是第一个。这时可以使用 broadcast
方法:
-- -------------------- ---- ------- ----- - --------- ------- - -- ------- -- --- ------- -- ------------- -- ---- ----------------- -- ---- ------ ----------- -------------- ---- ------ -------- --- --- --- - ---------------- -------- ----------------- -- ---- -------------- ------------ --- --------------------
在这个示例中,我们创建了三个线程,每个线程都在等待条件满足。主线程在两秒后调用 cv.broadcast
来唤醒所有等待的线程。
ConditionVariable 的注意事项
尽管 ConditionVariable 非常强大,但在使用时也需要注意以下几点:
- 避免死锁:确保在调用
wait
方法时持有互斥锁,并且在调用signal
或broadcast
后释放互斥锁,以避免死锁。 - 合理使用 signal 和 broadcast:根据实际需求选择合适的方法唤醒等待的线程。如果只需要唤醒一个线程,那么使用
signal
就足够了;如果需要唤醒所有等待的线程,则应该使用broadcast
。 - 处理异常:在使用 ConditionVariable 时,应该适当地处理可能出现的异常情况,比如在
wait
调用期间线程被中断的情况。
通过合理地使用 ConditionVariable,我们可以有效地管理线程间的同步和通信,从而构建出更加健壮、高效的并发程序。