LINUXSOFT.cz Přeskoč levou lištu
Uživatel: Heslo:  
   CZUKPL

> Perl (137) - Vlákna

Perl Vlákna zajišťují souběžné provádění několika různých podprogramů v rámci jednoho procesu.

13.8.2011 00:00 | Jiří Václavík | Články autora | přečteno 6943×

Proces lze rozdělit na části, kterým se říká vlákna. Můžeme si je představit jako několik programů, které běží zároveň. Každé vlákno je jeden program. Přitom si mohou předávat (resp. sdílet) data.

Vlákna v Perlu jsou dostupné uvedením

use threads;

Jak to funguje

Již máme představu o tom, co to vlákna jsou. Pojďmě se podívat na základní kroky, které musíme v programu využívajícím vlákna udělat.

Nejprve je třeba vytvořit jedno nebo několik vláken. Na to máme konstruktor create nebo new. Nejdůležitějším parametrem konstruktoru je samozřejmě zadání úkolu, který má vlákno udělat. To se dělá ve formě anonymního či pojmenovaného podprogramu nebo i předáním jeho jména. Další parametry se předají tomuto podprogramu.

Nyní můžeme dělat cokoliv. Naše vlákno si teď samo paralelně běží a nemusímě se o něj starat. Klidně můžeme vytvořit další vlákna. Jakmile budeme chtít získat výsledky vlákna, zavoláme nad ním metodu join. join počká na to, až vlákno skončí (pokud se tak již nestalo) a předá návratovou hodnotu.

Příklad

Pojďme se podívat na konkrétní kód.

#!/usr/bin/env perl
use strict;
use warnings;

use threads;

use IO::Handle;
STDOUT->autoflush(1);

print "Začátek\n";

my $vlakno1 = threads->new(\&ukol, 1);
sleep 1;
my $vlakno2 = threads->new(\&ukol, 2);

my $return1 = $vlakno1->join;
print "Vlákno 1 vrátilo $return1\n";

my $return2 = $vlakno2->join;
print "Vlákno 2 vrátilo $return2\n";

print "Konec\n";

sub ukol {
    my $n = shift;
    print "$n: Vlákno spuštěno\n";
    sleep 2;
    print "$n: Jsem uprostřed\n";
    sleep 2;
    print "$n: Končím\n";
    return $n;
}

Co se tam děje? Pojďme se na to podívat.

Za prvé používáme IO::Handle kvůli autoflush pro vyprázdnění výstupního bufferu, což nás ale v tuto chvíli nezajímá, protože to s vlákny nemá nic společného. Kdybychom to neudělali, měli bychom problém se střídáním výstupu na STDOUT a funkce sleep.

Soustřeďme se nyní na to podstatné. Projděme si schematicky běh programu sekundu po sekundě.

Kolikátá sekunda běžíCo se děje
0Spustíme program
Vytiskne se "Začátek\n"
Vytvoří se vlákno 1
Tím pádem se vytiskne (už ve vlákně 1) text "1: Vlákno spuštěno\n"
1Vytvoří se vlákno 2
Vytiskne se (ve vlákně 2) text "1: Vlákno spuštěno\n" ...
... zatímco v hlavním programu zavoláme join a čekáme, až nám vlákno 1 vrátí výsledek
2Vlákno 1 tiskne "1: Jsem uprostřed\n"
Hlavní program stále čeká
3Vlákno 2 tiskne "2: Jsem uprostřed\n"
Hlavní program stále čeká
4Vlákno 1 tiskne "1: Končím\n"
Vlákno 1 končí a vrací 1
Na to reaguje hlavní program - join mu konečně vrátila výsledek.
Hlavní program neprodleně tiskne "Vlákno 1 vrátilo 1\n"
Hlavní program se posunuje na druhé join a čeká na ukončení druhého vlákna
5Vlákno 2 tiskne "2: Končím\n"
Hlavní program opět získává návratovou hodnotu a tiskne "Vlákno 2 vrátilo 2\n"
Hlavní program tiskne "Konec\n" a program končí

Jen stručně si přibližme další metody. Voláním threads->yield uvnitř vlákna dáme najevo, že toto vlákno je nejdůležitější a že má dostat největší CPU čas. Co to přesně znamená však není nikde specifikováno.

Metoda is_running nám řekne, zda ještě vlákno běží.

Vlákna jsou přetížené vzhledem k operaci ==, takže je tímto operátorem můžeme rozlišovat.

Metoda detach odtrhne vlákno. To znamená hlavně to, že nebude možné získat jeho návratovou hodnotu pomocí join. Detachovat se může i samo vlákno - tak lze učinit voláním threads->detach nebo oklikou pomocí získání vlastního objektu. To lze udělat nejlépe pomocí threads->self nebo, známe-li id objektu, threads->object($tid). Dodejme, že metodami is_joinable, is_detached lze detekovat aktuální stav.

Každému vláknu se automaticky přiřadí id, které lze získat metodou tid. Vlákna se číslují přirozenými čísly počínaje 1. Zajímavé je také to, že když zavedeme threads s parametrem stringify,

use threads qw(stringify);

bude objekt vlákna přetížen při použití uvnitř řetězce a bude se tak chovat jako proměnná uchovávající id vlákna.

Sdílení dat

Budeme pracovat se zavedeným threads::shared.

use threads;
use threads::shared;

Nyní můžeme proměnné označovat atributem :shared. Nejprve se ale podívejme na následující kód.

use threads;
my $data = 1;
threads->create(sub {$data = 2})->join();
print $data;

Co se vytiskne? 1 nebo 2? Vytiskne se 1, protože data mezi vlákny nejsou sdílena.

Co když ale sdílet chceme? Pak označme proměnnou atributem shared.

use threads;
use threads::shared;
my $data :shared = 1;
threads->create(sub {$data = 2})->join();
print $data;

Nyní program tiskne 2.

Jaký je rozdíl mezi vlákny a forkem?

Nelze v tomto dílu nevzpomenout na fork. Mohlo by se zdát, že jde o totéž jako vlákna. Pravdou je, že ve většině aplikací lze tyto přístupy zaměnit. Je zde ale několik rozdílů.

Obecně platí, že při forku získáme méně závislé běhy programu než při použití vláken. V případě forku jsou rodič a potomek dva nezávislé procesy, které mají různé id procesu a nesdílejí systémové prostředky. Rodič i potomek mají vlastní adresní prostor. Komunikace mezi nimi je podstatně náročnější než u vláken, která paměť sdílejí.

Vlákna mají stejné id procesu a řadu dalších společných věcí - některá data, ovladače, signály atd. Nejzásadnější věc, kterou nesdílejí, je CPU, která jim je přidělována nezávisle. Vlákna celkově potřebují méně režie. Nastartování vlákna je podstatně rychlejší než nastartování forku (pokud ovšem nejde o 'lazy' implementaci forku, při které jsou data zkopírována až před prvním čtením nebo zápisem, což nemusí někdy ani nastat).

Ovšem se sdílenými prostředky se pojí také řada nebezpečí. Například změna hodnoty proměnné se promítne v obou vláknech. Pokud jedno vlákno náhle selže, má to vliv i na všechna ostatní. Psaní vícevláknového programu je díky těmto vlastnostem oproti forku podstatně méně čitelné.

Z důvodu průhlednosti se vyplatí dát přednost forku. Na vlákna se přechází buď nejsme-li spokojeni s rychlostními testy nebo když potřebujeme sdílet data.

Verze pro tisk

pridej.cz

 

DISKUZE

Nejsou žádné diskuzní příspěvky u dané položky.



Příspívat do diskuze mohou pouze registrovaní uživatelé.
> Vyhledávání software
> Vyhledávání článků

15.5.2017 23:50 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt, který se bude konat ve čtvrtek 18. května od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

12.5.2017 16:42 /Honza Javorek
PyCon CZ, česká konference o programovacím jazyce Python, se po dvou úspěšných ročnících v Brně bude letos konat v Praze, a to 8. až 10. června. Na konferenci letos zavítá např. i Armin Ronacher, známý především jako autor frameworku Flask, šablon Jinja2/Twig, a dalších projektů. Těšit se můžete na přednášky o datové analytice, tvorbě webu, testování, tvorbě API, učení a mentorování programování, přednášky o rozvoji komunity, o použití Pythonu ve vědě nebo k ovládání nejrůznějších zařízení (MicroPython). Na vlastní prsty si můžete na workshopech vyzkoušet postavit Pythonem ovládaného robota, naučit se učit šestileté děti programovat, efektivně testovat nebo si v Pythonu pohrát s kartografickým materiálem. Kupujte lístky, dokud jsou.
Přidat komentář

2.5.2017 9:20 /Eva Rázgová
Putovní konference československé Drupal komunity "DrupalCamp Československo" se tentokrát koná 27. 5.2017 na VUT FIT v Brně. Můžete načerpat a vyměnit si zkušenosti z oblasti Drupalu 7 a 8, UX, SEO, managementu týmového vývoje, využití Dockeru pro Drupal a dalších. Vítáni jsou nováčci i experti. Akci pořádají Slovenská Drupal Asociácia a česká Asociace pro Drupal. Registrace na webu .
Přidat komentář

1.5.2017 20:31 /Pavel `Goldenfish' Kysilka
PR: 25.5.2017 proběhne v Praze konference na téma Firemní informační systémy. Hlavními tématy jsou: Informační systémy s vlastní inteligencí, efektivní práce s dokumenty, mobilní přístup k datům nebo využívání cloudu.
Přidat komentář

15.4.2017 15:20 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě IoT a radiokomunikace? Přijď na sraz spolku OpenAlt, který se bude konat ve středu 19. dubna od 18:30 v Šenkovně (Sokolská 60, Praha 2).
Přidat komentář

5.3.2017 19:12 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: 23. března proběhne v Praze konferenci na téma Cloud computing v praxi. Hlavními tématy jsou: Nejžhavější trendy v oblasti cloudu a cloudových řešení, Moderní cloudové služby, Infrastruktura současných cloudů, Efektivní využití cloudu, Nástrahy cloudových řešení a jak se jim vyhnout.
Přidat komentář

27.2.2017 22:12 /František Kučera
Pozvánka na 137. sraz OpenAlt – Praha: Tentokrát jsme si pro vás připravili neobvyklou akci. Ve středu 1.3. v 17:30 nás přivítá sdružení CZ.NIC ve svých prostorách v Milešovské ulici číslo 5 na Praze 3, kde si pro nás připravili krátkou prezentaci jejich činnosti. Následně navštívíme jejich datacentrum pod Žižkovskou věží. Provedou nás prostory, které jsou běžnému smrtelníkovi nedostupné!
Po ukončení prohlídky se všchni odebereme do hostince U vodoucha, Jagelonská 21, Praha 3 pochutnat si na některém z vybraných piv či dát si něco na zub. Rezervaci máme od 19:30, heslo je OpenAlt.
Ale pozor! Do prostor datového centra máme omezený přístup, dostane se tam pouze 10 lidí! Takže kdo přijde dříve, ten má přednost, a občanky s sebou! Kdo nebude chtít na prohlídku datového centra, může se pomalu přesunout do hostince U vodoucha a u nepřeberné nabídky piv počkat na ostatní.
Přidat komentář

18.1.2017 0:49 /František Kučera
Členové a příznivci spolku OpenAlt se pravidelně schází v Praze a Brně. Fotky z pražských srazů za uplynulý rok si můžete prohlédnout na stránkách spolku. Příští sraz se koná už 19. ledna – tentokrát je tématem ergonomie ovládání počítače – tzn. klávesnice, myši a další zařízení. Také budete mít příležitost si prohlédnout pražský hackerspace Brmlab.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

15.6.2017 9:34 / Ondřej Havlas
php,

10.6.2017 10:39 / Temple
sell home for cash

11.5.2017 23:32 / lelo
Re: Problém se správcem balíčků

11.5.2017 5:45 / davd mašek
Re: Problém se správcem balíčků

10.5.2017 22:54 / lelo
Re: Problém se správcem balíčků

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2017) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze