Ruby3多线程并行Ractor使用方法详解

什么是Ractor

Ractor是Ruby3新增的一个轻量级的并行方案。它通过在多线程环境下使用独立的内存空间来避免锁竞争，大大提高了并行执行的效率和稳定性。

Ractor中的每个Actor都是一个独立的线程，运行时拥有自己独立的内存空间。不同的Actor之间可以通过消息传递的方式进行通信，从而实现并行计算。

如何使用Ractor

安装Ruby3

首先，需要在本地安装Ruby3。Ruby3的安装可以通过RVM或rbenv等Ruby包管理器来进行。

编写Ractor程序

下面的示例是一个简单的Ractor程序，该程序计算了一个数组中所有元素的平均值：

# 创建一个数组
arr = (1..1000).to_a

# 创建一个Ractor
r = Ractor.new do
  # 接收主线程发送的数组
  arr = Ractor.receive

  # 计算数组中所有元素的平均值
  sum = arr.reduce(&:+)
  average = sum / arr.size.to_f

  # 将计算结果发送回主线程
  Ractor.yield(average)
end

# 将数组发送给Ractor
r.send(arr, move: true)

# 接收Ractor发送的计算结果
result = r.take

puts "The average is #{result}"

在上述程序中，我们首先创建了一个数组arr，然后创建了一个Ractor r。在Ractor中，我们使用了Ractor.receive方法接收了主线程传递的数组，并使用reduce和to_f方法计算了该数组的平均值。最后，我们使用Ractor.yield方法将计算结果发送回给主线程。

多个Ractor之间的通信

Ractor还支持多个Actor之间的通信，下面的示例演示了如何通过两个Ractor来计算一组数据的标准差：

# 创建一个数组
arr = (1..1000).to_a

# 创建第一个Ractor，计算平均值
r1 = Ractor.new do
  arr = Ractor.receive
  sum = arr.reduce(&:+)
  average = sum / arr.size.to_f
  Ractor.yield(average)
end

# 创建第二个Ractor，计算标准差
r2 = Ractor.new do
  average = Ractor.receive
  arr = Ractor.receive
  variance = arr.map { |x| (x - average) ** 2 }.reduce(&:+) / arr.size
  stddev = Math.sqrt(variance)
  Ractor.yield(stddev)
end

# 向第一个Ractor发送数组
r1.send(arr, move: true)

# 向第二个Ractor发送平均值和数组
average = r1.take
r2.send(average, move: true)
r2.send(arr, move: true)

# 接收第二个Ractor发送的标准差
result = r2.take

puts "The standard deviation is #{result}"

在上述程序中，我们创建了两个Ractor：第一个Ractor计算平均值并将其发送给第二个Ractor，第二个Ractor计算标准差并将其发送回给主线程。在两个Ractor之间的通信中，我们使用了Ractor.receive方法和Ractor.yield方法。

总结

Ractor是Ruby3新增的一个轻量级的并行方案，它通过在多线程环境下使用独立的内存空间来避免锁竞争，提高了并行执行的效率和稳定性。在Ractor中，不同的Actor之间可以通过消息传递的方式进行通信，从而实现并行计算。在程序实现中，我们可以使用Ractor.receive方法和Ractor.yield方法进行消息传递。