صفحة الصنف `Thread` في روبي

المهام الفرعية (Threads) هي الطريقة التي تنفذ بها روبي البرمجة المتزامنة (concurrent programming).

البرامج التي تتطلب تنفيذ عدة مهام فرعية يمكنها استخدام الصنف Thread.

على سبيل المثال، يمكننا إنشاء مهمة فرعية جديدة منفصلة عن المهمة الرئيسية باستخدام new.

thr = Thread.new { puts "Whats the big deal" }‎

ثم يمكننا إيقاف تنفيذ المهمة الفرعية الرئيسية مؤقتًا إلى حين إنتهاء المهمة الفرعية خاصتنا باستخدام التابع join:

thr.join #=> "Whats the big deal"‎

في حال عدم استدعاء التابع join قبل انتهاء المهمة الرئيسية ، فسيتم إنهاء جميع المهام الفرعية الأخرى، بما في ذلك المهمة الفرعية التي أنشأناها. بدلاً من ذلك، يمكنك استخدام مصفوفة للتعامل مع عدة مهام فرعية في وقت واحد ، كما في المثال التالي:

threads = []
threads << Thread.new { puts "Whats the big deal" }
threads << Thread.new { 3.times { puts "Threads are fun!" } }‎

بعد إنشاء عدد من المهام الفرعية، سننتظر أن تنتهي جميعها بالتتابع.

threads.each { |thr| thr.join }‎

تهيئة المهام الفرعية (Thread initialization)

لإنشاء مهام فرعية جديدة، توفر روبي عدة توابع لذلك: new و start و fork. يجب تمرير كتلة مع كل هذه التوابع، وإلا سيُطلق استثناء ThreadError.

عند اشتقاق أصناف فرعية (subclasses) من Thread، فسيتم تجاهل التابع initialize الخاص بصنفك الفرعي من قبل التوابع start و fork. لذلك تأكد من استدعاء المتغير super في التابع initialize خاصتك.

إنهاء المهمة الفرعية (Thread termination)

توفر روبي مجموعة متنوعة من الطرق لإنهاء المهام الفرعية.

يقوم التابع kill بإنهاء المهمة الفرعية المعطاة:

thr = Thread.new { ... }
Thread.kill(thr) # sends exit() to thr‎

أو يمكنك استخدام تابع النسخة exit، أو أحد مرادفيه kill و terminate.

thr.exit‎

حالة المهمة الفرعية (Thread status)

توفر روبي عددا من من توابع النسخ (instance methods) لاستخلاص حالة مهمة فرعية معينة. للحصول على سلسلة نصية تحتوي حالة المهمة الفرعية الحالية استخدم التابع status:

thr = Thread.new { sleep }
thr.status # => "sleep"
thr.exit
thr.status # => false‎

يمكنك أيضًا استخدام alive?‎ للتحقق مما إذا كانت المهمة الفرعية قيد التشغيل أو نائمة، أو التابع stop?‎ للتحقق مما إذا كانت المهمة الفرعية ميتة أو نائمة.

متغيرات ونطاق المهمة الفرعية (Thread variables and scope)

نظرًا لكون المهام الفرعية تُنشأ بواسطة الكتل، فستنطبق القواعد نفسها على كتل روبي الأخرى فيما يتعلق بنطاق (scope) المتغيرات. المتغيرات المحلية التي تم إنشاؤها داخل هذه الكتلة لا يمكن الوصول إليها إلا من داخل هذه المهمة الفرعية.

المتغيرات محلية-الألياف مقابل المتغيرات محلية المهام الفرعية (Fiber-local vs. Thread-local)

يحتوي كل ليف (fiber) على نطاق خاص به لتخزين العناصر المعيّنة من المعامل []. عندما تقوم بتعيين متغير جديد محلى الليف (fiber-local)، فلن يمكن الوصول إليه إلا من داخل ذلك الليف. المثال التالي يوضح ذلك:

Thread.new {
  Thread.current[:foo] = "bar"
  Fiber.new {
    p Thread.current[:foo] # => nil
  }.resume
}.join‎

يستخدم هذا المثال معامل الفهرسة [] لأجل الاستخلاص، ويستخدم معامل التعيين =[] لأجل تعيين المتغيرات محلية الليف (fiber-locals)، يمكنك أيضاً استخدام التابع keys لسرد المتغيرات محلية الليف لمهمة فرعية معينة، أو التابع key?‎ للتحقق من وجود متغيرات محلية الليف. يمكن الوصول إلى المتغيرات المحلية في المهمة الفرعية (thread-locals) من أي مكان في نطاق تلك المهمة. في المثال التالي:

Thread.new{
  Thread.current.thread_variable_set(:foo, 1)
  p Thread.current.thread_variable_get(:foo) # => 1
  Fiber.new{
    Thread.current.thread_variable_set(:foo, 2)
    p Thread.current.thread_variable_get(:foo) # => 2
  }.resume
  p Thread.current.thread_variable_get(:foo)   # => 2
}.join‎

يمكنك أن ترى أن المتغير ‎:foo محلي المهمة الفرعية قد وصل إلى نطاق الليف، ثم تم تغييره إلى القيمة 2 في نهاية المهمة الفرعية.

هذا المثال يستخدم التابع thread_variable_set لإنشاء مهمة فرعية جديدة، ويستخدم thread_variable_get للرجوع إليها.

يمكن أيضًا استخدام التابع thread_variables لسرد جميع المتغيرات المحلية في المهمة الفرعية (thread-locals)، والتابع thread_variable?‎ للتحقق من وجود متغير محلي معين في المهمة الفرعية.

معالجة الاستثناء`Exception`

يمكن لأي مهمة فرعية إطلاق استثناء باستخدام تابع النسخة raise، والذي يعمل بطريقة مشابهة للتابع Kernel#raise.

من الجدير بالذكر أنّ الاستثناءات التي تُطلق من أي مهمة الفرعية، باستثناء الرئيسية (main thread)، ستعتمد على abort_on_exception. قيمة هذا الخيار الافتراضية هي false، مما يعني أن أي استثناء غير مُعالَج سيؤدي إلى إنهاء المهمة الفرعية بصمت عند الانتظار سواء من join أو من value. يمكنك تغيير هذا الإعداد الافتراضي عبر التعبير abort_on_exception=true ، أو من خلال إعطاء DEBUG القيمة true.

مع إضافة تابع الصنف handle_interrupt ، يمكنك الآن معالجة الاستثناءات بشكل غير متزامن بالمهام الفرعية.

الجدولة (Scheduling)

توفر روبي عدة وسائل لجدولة المهام الفرعية في البرنامج.

الطريقة الأولى هي باستخدام تابع الصنف stop، لوضع المهمة الفرعية الحالية في حالة نوم، وجدولة عملية تنفيذ مهمة فرعية أخرى.

بمجرد أن تصبح المهمة الفرعية في حالة نوم، يمكنك استخدام تابع النسخ wakeup لجعلها متاحة للجدولة.

يمكنك أيضًا استخدام التابع pass، والذي يحاول تمرير التنفيذ إلى مهمة فرعية أخرى، مسألة استبدال المهمة الفرعية قيد التشغيل تتعلق بنظام التشغيل المستخدم. وينطبق الأمر ذاته على التابع priority، والذي يتيح لك الطلب من مُجدوِل المهام الفرعية (thread scheduler) إعطاء الأسبقية لمهام فرعية معينة عند التنفيذ. يعتمد هذا التابع أيضًا على نظام التشغيل، وقد يُتجاهل في بعض الأنظمة.