Ruby中并发并行与全局锁详解

什么是并发和并行

并发和并行是两个概念相近的术语，但它们所表达的概念有所不同。在Ruby中，这两个概念的实现方式也有所不同。

并发

并发指的是多个任务交替执行的情况。在一段时间内，每个任务都会有一定的时间被执行，但各个任务之间的切换是随机的。在Ruby中，使用Thread类可以实现并发执行的效果。

下面是一个简单的例子，我们创建两个线程，分别打印一段文字，两个线程交替执行：

thread1 = Thread.new do
  10.times { puts "Thread 1 is running" }
end

thread2 = Thread.new do
  10.times { puts "Thread 2 is running" }
end

thread1.join
thread2.join

这段代码创建了两个线程，分别打印10次不同的文字，然后通过join方法阻塞主线程，等待两个子线程全部执行完毕。运行后的输出如下：

Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running
Thread 2 is running
Thread 1 is running

从输出可以看出，两个线程在交替执行，每个线程的执行时间是随机的。

并行

并行指的是多个任务同时进行的情况。在Ruby中，使用Process类可以实现并行执行的效果。

下面是一个简单的例子，我们创建两个进程，分别打印一段文字，两个进程同时执行：

fork do
  10.times { puts "Process 1 is running" }
end

fork do
  10.times { puts "Process 2 is running" }
end

Process.waitall

这段代码创建了两个进程，分别打印10次不同的文字，然后通过waitall方法阻塞主进程，等待两个子进程全部执行完毕。运行后的输出如下：

Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 2 is running
Process 1 is running
Process 2 is running
Process 1 is running

从输出可以看出，两个进程是同时执行的，打印出来的每个语句都是交错出现的。

什么是全局锁

在Ruby中，全局锁指的是GVL（全局虚拟机锁）。GVL是Ruby虚拟机中的一个锁，用来保护共享数据结构的访问，例如Ruby的内存管理系统和Thread类的数据结构。因为GVL只允许一个线程同时执行，所以多线程运行的效率可能会受到限制。

下面是一个简单的例子，我们创建两个线程，分别进行累加操作，然后输出结果。由于GVL的存在，两个线程不会同时执行累加操作，因此运行效率会受到影响：

a = 0

thread1 = Thread.new do
  10000000.times { a += 1 }
end

thread2 = Thread.new do
  10000000.times { a += 1 }
end

thread1.join
thread2.join

puts a

这段代码创建了两个线程，分别对a进行10000000次累加操作，然后输出最终结果。运行后的输出如下：

20000000

从输出可以看出，两个线程都成功完成了累加操作。但是由于GVL的存在，两个线程无法同时进行累加操作，因此效率会受到限制。

总结

并发和并行是两个概念相近的术语。在Ruby中，我们可以使用Thread类实现并发效果，使用Process类实现并行效果。同时，由于GVL的存在，多线程运行的效率可能会受到限制。