ConditionVariable

スレッドの同期機構の一つである状態変数を実現するクラスです。

以下も ConditionVariable を理解するのに参考になります。

<URL:http://www.ruby-doc.org/docs/ProgrammingRuby/html/tut_threads.html#UF>

Condition Variable とは

あるスレッド A が排他領域で動いていたとします。スレッド A は現在空いていないリソースが必要になったので空くまで待つことにしたとします。これはうまくいきません。なぜなら、スレッド A は排他領域で動いているわけですから、他のスレッドは動くことができません。リソースを空けることもできません。スレッド A がリソースの空きを待っていても、いつまでも空くことはありません。

以上のような状況を解決するのが Condition Variable です。

スレッド a で条件(リソースが空いているかなど)が満たされるまで wait メソッドでスレッドを止めます。他のスレッド b において条件が満たされたなら signal メソッドでスレッド a に対して条件が成立したことを通知します。これが典型^な使用例です。

mutex = Mutex.new
cv = ConditionVariable.new

a = Thread.start {
    mutex.synchronize {
      ...
      while (条件が満たされない)
        cv.wait(mutex)
      end
      ...
    }
}

b = Thread.start {
    mutex.synchronize {
      # 上の条件を満たすための操作
      cv.signal
    }
}

以下は [ruby-list:14445] で紹介されている例です。@q が空になった場合、あるいは満たんになった場合に Condition Variable を使って wait しています。

require 'thread'

class TinyQueue
  def initialize(max=2)
    @max = max
    @full = ConditionVariable.new
    @empty = ConditionVariable.new
    @mutex = Mutex.new
    @q = []
  end

  def count
    @q.size
  end

  def enq(v)
    @mutex.synchronize{
      @full.wait(@mutex) if count == @max 
      @q.push v
      @empty.signal if count == 1 
    }
  end

  def deq    
    @mutex.synchronize{
      @empty.wait(@mutex) if count == 0 
      v = @q.shift
      @full.signal if count == (@max - 1)
      v
    }
  end

  alias send enq
  alias recv deq
end

if __FILE__ == $0
  q = TinyQueue.new(1)
  foods = 'Apple Banana Strawberry Udon Rice Milk'.split
  l = []

  th = Thread.new {
    for obj in foods
      q.send(obj) 
      print "sent ", obj, "\n"
    end
    q.send nil
  }

  l.push th

  th = Thread.new {
    while obj = q.recv
      print "recv ", obj, "\n"
    end
  }
  l.push th

  l.each do |t|
    t.join
  end
end

実行すると以下のように出力します。

$ ruby condvar.rb
sent Apple
recv Apple
sent Banana
recv Banana
sent Strawberry
recv Strawberry
sent Udon
recv Udon
sent Rice
recv Rice
sent Milk
recv Milk

スーパークラス:

Object

クラスメソッド:

ConditionVariable.new: 状態変数を生成して返します。

メソッド:

broadcast

状態変数を待っているスレッドをすべて再開します。再開されたスレッドは ConditionVariable#wait で指定した mutex のロックを試みます。

実行待ちしていたスレッドの配列を返します。

signal

状態変数を待っているスレッドを1つ再開します。再開されたスレッドは ConditionVariable#wait で指定した mutex のロックを試みます。

状態を待っているスレッドがあった場合は、そのスレッドを返します。そうでなければ nil を返します。

wait(mutex)

mutex のロックを開放し、カレントスレッドを停止します。 ConditionVariable#signalまたは、 ConditionVariable#broadcastで送られたシグナルを受け取ると、mutexのロックを取得し、実行状態となります。

self を返します。