并发概述
并发编程是现代编程语言中不可或缺的特性,仓颉编程语言提供抢占式的线程模型作为并发编程机制。在谈及编程语言和线程时,线程其实可以细化为两种不同概念,语言线程和 native 线程。
- 前者是编程语言中并发模型的基本执行单位,语言线程的目的是屏蔽底层实现细节。例如,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、用户态线程等差异,因此提供仓颉线程的概念。开发者在大多数情况下只需面向仓颉线程编写并发代码。
- 后者指语言实现中所使用到的线程(一般是操作系统线程),他们作为语言线程的具体实现载体。不同编程语言会以不同的方式实现语言线程。例如,一些编程语言直接通过操作系统调用来创建线程,这意味着每个语言线程对应一个 native 线程,这种实现方案一般被称之为
1:1
线程模型。此外,另有一些编程语言提供特殊的线程实现,他们允许多个语言线程在多个 native 线程上切换执行,这种也被称为M:N
线程模型,即 M 个语言线程在 N 个 native 线程上调度执行,其中 M 和 N 不一定相等。当前,仓颉语言的实现同样采用M:N
线程模型;因此,仓颉线程本质上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更轻量化。
仓颉线程本质上是用户态的轻量级线程,每个仓颉线程都受到底层 native 线程的调度执行,并且多个仓颉线程可以由一个 native 线程执行。每个 native 线程会不断地选择一个就绪的仓颉线程完成执行,如果仓颉线程在执行过程中发生阻塞(例如等待互斥锁的释放),那么 native 线程会将当前的仓颉线程挂起,并继续选择下一个就绪的仓颉线程。发生阻塞的仓颉线程在重新就绪后会继续被 native 线程调度执行。
在大多数情况下,开发者只需要面向仓颉线程进行并发编程而不需要考虑这些细节。但在进行跨语言编程时,开发者需要谨慎调用可能发生阻塞的 foreign 函数,例如 IO 相关的操作系统调用等。例如,下列示例代码中的新线程会调用 foreign 函数 socket_read
。在程序运行过程中,某一 native 线程将调度并执行该仓颉线程,在进入到 foreign 函数中后,系统调用会直接阻塞当前 native 线程直到函数执行完成。native 线程在阻塞期间将无法调度其他仓颉线程来执行,这会降低程序执行的吞吐量。
foreign socket_read(sock: Int64): CPointer<Int8>
let fut = spawn {
let sock: Int64 = ...
let ptr = socket_read(sock)
}
注意:
本文档在没有歧义的情况下将直接以线程简化对仓颉线程的指代。