ruby - 共享实例变量是否需要多个线程中的原子操作？（线程安全）

Question

下面的代码是线程安全的吗？

@total_count = 0
t = []
100.times do
  t << Thread.new do
    100.times do
       @total_count += 2
    end
  end
end
t.map(&:join)
p @total_count

它似乎有效，但是你为什么不需要实现原子操作，因为所有线程都在写入同一个实例变量。Ruby 中的实例变量是用原子操作原子实现的吗？

Answer 1

不，代码不是线程安全的。由于 GIL/GVL（全局解释器锁定/全局 VM 锁定）的影响，它只在某些 Ruby 解释器（例如 Ruby 2.0 (MRI/KRI)）中出现。在这种情况下，它可能会产生您期望的结果（20000）——但这种方法通常不能保证安全。

在没有 GIL 并真正并行运行线程的 JRuby 解释器中运行代码，在不同的运行中会给出不同的结果，例如：

jruby-1.7.6 :011 > p @total_count
16174
 => 16174 

@total_count += 2扩展为@total_count = @total_count + 2，意味着线程可以在 RHS 读取和 LHS 写入之间交错。这意味着总数可能（并且通常会）少于（但在这种情况下，不会超过）预期的总数。可以通过使用 a 使代码成为线程安全的Mutex：

@mutex = Mutex.new
@total_count = 0
t = []
100.times do
  t << Thread.new do
    100.times do
      @mutex.synchronize do
        @total_count += 2
      end
    end
  end
end
t.map(&:join)
p @total_count

在 JRuby 中，这总是会产生预期的结果：

jruby-1.7.6 :014 > p @total_count
20000
 => 20000 

我意识到这与您的问题不同（我理解它是否+=是原子的），但即使在 Ruby 2.0（MRI/KRI）中也可以通过扩展分配和插入一个小睡眠来证明该原理：

@total_count = 0
t = []
100.times do
  t << Thread.new do
    100.times do
      total_count = @total_count
      sleep 0.0000001
      @total_count = total_count + 2
    end
  end
end
t.map(&:join)
p @total_count

在 Ruby 2.0 中，一种可能的运行产生：

2.0.0p247 :013 >     p @total_count
512
 => 512 

但是，使用 a Mutex：

@mutex = Mutex.new
@total_count = 0
t = []
100.times do
  t << Thread.new do
    100.times do
      @mutex.synchronize do
        total_count = @total_count
        sleep 0.0000001
        @total_count = total_count + 2
      end
    end
  end
end
t.map(&:join)
p @total_count

产生正确的结果：

2.0.0p247 :224 > p @total_count
20000
 => 20000