std.sync 包

功能介绍

sync 包提供并发编程相关的能力。

随着越来越多的计算机开始使用多核处理器，要充分发挥多核的优势，并发编程也变得越来越重要。

不同编程语言会以不同的方式实现线程。一些编程语言通过调用操作系统 API 来创建线程，意味着每个语言线程对应一个操作系统线程，一般称之为 1:1 的线程模型；也有一些编程语言提供特殊的线程实现，允许多个语言线程在不同数量的操作系统线程的上下文中切换执行，这种也被称为 M:N 的线程模型，即 M 个语言线程在 N 个操作系统线程上调度执行，其中 M 和 N 不一定相等。

仓颉编程语言希望给开发者提供一个友好、高效、统一的并发编程界面，让开发者无需关心操作系统线程、用户态线程等概念上的差异，同时屏蔽底层实现细节，因此我们只提供一个仓颉线程的概念。仓颉线程采用的是 M:N 线程模型的实现，因此本质上它是一种用户态的轻量级线程，支持抢占，且相比操作系统线程内存资源占用更小。

当开发者希望并发执行某一段代码时，只需创建一个仓颉线程即可。

要创建一个新的仓颉线程，可以使用关键字 spawn 并传递一个无形参的 lambda 表达式，该 lambda 表达式即为我们想在新线程中执行的代码。

示例：

通过 spawn 关键字创建一个仓颉线程：

import std.sync.sleep
import std.time.Duration

main () {
    spawn {
        // 在新线程中执行
        println("Thread: ${Thread.currentThread.id}")
    }
    // 在主线程中执行
    println("Thread: ${Thread.currentThread.id}")
    sleep(Duration.second)

    0
}

sync 包主要提供了不同类型的原子操作，可重入互斥锁及其接口，利用共享变量的线程同步机制以及定时器的功能。

原子操作提供了包括整数类型、Bool 类型和引用类型的原子操作。

其中整数类型包括：Int8、Int16、Int32、Int64、UInt8、UInt16、UInt32、UInt64。

整数类型的原子操作支持基本的读(load)写(store)、交换(swap/compareAndSwap)以及算术运算(fetchAdd/fetchSub)等操作，需要注意的是：

• 交换操作和算术操作的返回值是修改前的值。

• compareAndSwap 是判断当前原子变量的值是否等于指定值，如果等于，则使用另一值替换；否则不替换。

Bool 类型和引用类型的原子操作只提供读写和交换操作，需要注意的是：

引用类型原子操作只对引用类型有效。

可重入互斥锁 ReentrantMutex 在使用的时候存在诸多不便，比如稍不注意会忘了解锁，或者在持有互斥锁的情况下抛出异常不能自动释放持有的锁等。因此，仓颉编程语言提供 synchronized 关键字，搭配 ReentrantMutex 一起使用，来解决类似的问题。

通过在 synchronized 后面加上一个可重入互斥锁实例，对其后面修饰的代码块进行保护，可以使得任意时刻最多只有一个线程可以执行被保护的代码：

• 一个线程在进入 synchronized 修饰的代码块之前，会自动获取 ReentrantMutex 实例对应的锁，如果无法获取锁，则当前线程被阻塞。
• 一个线程在退出 synchronized 修饰的代码块之前（包括在代码块中使用 break、continue、return、throw 等控制转移表达式），会自动释放该 ReentrantMutex 实例的锁。

示例：

在每个 for 循环的线程进入 synchronized 代码块前，会自动获取 mtx 实例对应的锁，在退出代码块前，会释放 mtx 实例对应的锁。

import std.sync.{ReentrantMutex, sleep}
import std.time.Duration

main () {
    let mtx = ReentrantMutex()
    let cnt = Box<Int64>(0)

    for (_ in 0..10) {
        spawn {
            synchronized(mtx) {
                cnt.value ++
                println("count: ${cnt.value}")
            }
        }
    }

    sleep(Duration.second)
    0
}

API 列表

常量&变量

函数

接口

类

枚举

结构体

异常类