Ruby Array#[]= 预分配数组的线程安全吗？这可以无锁吗？

Question

我已经用 ruby​​ 编写了一些代码来通过线程池处理数组中的项目。在这个过程中，我预先分配了一个与传入数组大小相同的结果数组。在线程池中，我在预分配数组中分配项目，但这些项目的索引保证是唯一的。考虑到这一点，我是否需要在作业周围加上 Mutex#synchronize？

例子：

SIZE = 1000000000
def collect_via_threadpool(items, pool_count = 10)
  processed_items = Array.new(items.count, nil)
  index = -1
  length = items.length
  mutex = Mutex.new
  items_mutex = Mutex.new
  [pool_count, length, 50].min.times.collect do
    Thread.start do
        while (i = mutex.synchronize{index = index + 1}) < length do


          processed_items[i] = yield(items[i])
          # ^ do I need to synchronize around this? `processed_items` is preallocated

        end
    end
  end.each(&:join)
  processed_items
end

items = collect_via_threadpool(SIZE.times.to_a, 100) do |item|
  item.to_s
end

raise unless items.size == SIZE

items.each_with_index do |item, index|
  raise unless item.to_i == index
end

puts 'success'

（此测试代码需要很长时间才能运行，但似乎每次都打印“成功”。）

为了安全起见，我似乎想用Mutex#synchronize 包围Array#[]=，但我的问题是：

在 Ruby 的规范中这段代码是否被定义为安全的？

Answer 1

除了Mutex（以及由此派生的任何东西）之外，Ruby 中没有指定是线程安全的。如果您想知道您的特定代码是否是线程安全的，您需要查看您的实现如何处理线程和数组。

对于 MRI，调用 Array.new(n, nil) 实际上会为整个数组分配内存，因此如果您的线程保证不共享索引，您的代码将正常工作。这就像让多个线程在没有互斥锁的情况下对不同的变量进行操作一样安全。

但是对于其他实现，Array.new(n, nil) 可能不会分配整个数组，并且稍后分配给索引可能涉及重新分配和内存复制，这可能会造成灾难性的破坏。

因此，虽然您的代码可能有效（至少在 MRI 中），但不要依赖它。当我们讨论这个话题时，甚至没有指定 Ruby 的线程实际上是并行运行。因此，如果您试图避免互斥锁，因为您认为您可能会看到一些性能提升，也许您应该重新考虑您的方法。