面试题：Ruby 并发模型中线程的常见应用场景及注意事项

线程在实际项目中的常见应用场景

I/O 操作：当程序需要进行大量的文件读取、网络请求等 I/O 操作时，使用线程可以在等待 I/O 完成的同时执行其他任务，提高程序的整体效率。例如，一个网络爬虫程序可以使用多个线程同时下载不同的网页。

require 'net/http'

threads = []
urls = ['http://example.com', 'http://ruby-lang.org', 'http://github.com']

urls.each do |url|
  threads << Thread.new do
    uri = URI(url)
    response = Net::HTTP.get(uri)
    puts "Fetched #{url}, response length: #{response.length}"
  end
end

threads.each(&:join)

任务队列处理：将一些耗时任务放入队列，通过线程来并发处理队列中的任务。比如在一个邮件发送系统中，将邮件发送任务放入队列，多个线程从队列中取出任务并发送邮件，提高邮件发送的效率。

require 'thread'

task_queue = Queue.new
threads = []

3.times do
  threads << Thread.new do
    loop do
      task = task_queue.deq
      puts "Processing task: #{task}"
      # 模拟任务处理
      sleep 1
    end
  end
end

10.times do |i|
  task_queue << "Task #{i}"
end

sleep 2
threads.each(&:kill)

实时数据处理：在实时应用中，如实时监控系统，一个线程可以负责持续读取传感器数据，而其他线程可以对读取到的数据进行分析和展示，确保系统能够实时响应数据变化。

使用线程时需要注意的问题

资源竞争：多个线程同时访问共享资源（如全局变量、文件等）时，可能会导致数据不一致。例如多个线程同时对一个全局计数器进行加一操作，可能会出现数据丢失。

counter = 0
threads = []
10.times do
  threads << Thread.new do
    1000.times do
      counter += 1
    end
  end
end

threads.each(&:join)
puts counter # 结果可能小于 10000，因为资源竞争

解决办法是使用互斥锁（Mutex）来保护共享资源。

counter = 0
mutex = Mutex.new
threads = []
10.times do
  threads << Thread.new do
    1000.times do
      mutex.synchronize do
        counter += 1
      end
    end
  end
end

threads.each(&:join)
puts counter # 结果会是 10000

死锁：当两个或多个线程相互等待对方释放资源时，就会发生死锁。例如线程 A 持有资源 X 并等待资源 Y，而线程 B 持有资源 Y 并等待资源 X。

mutex1 = Mutex.new
mutex2 = Mutex.new

thread1 = Thread.new do
  mutex1.lock
  sleep(1)
  mutex2.lock
  puts "Thread 1 got both locks"
  mutex2.unlock
  mutex1.unlock
end

thread2 = Thread.new do
  mutex2.lock
  sleep(1)
  mutex1.lock
  puts "Thread 2 got both locks"
  mutex1.unlock
  mutex2.unlock
end

thread1.join
thread2.join
# 这里可能会发生死锁

避免死锁的方法包括按顺序获取锁、使用超时机制等。 3. 线程安全库：在使用第三方库时，要确保库是线程安全的。如果库不是线程安全的，在多线程环境下使用可能会导致未定义行为。在使用前查阅库的文档确认其线程安全性，或者考虑使用线程安全的替代库。 4. 性能开销：虽然线程可以提高并发性能，但创建和管理线程本身也有开销。过多的线程可能会导致上下文切换频繁，消耗大量系统资源，降低程序性能。需要根据实际情况合理控制线程数量，找到性能平衡点。

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面试题：Ruby 并发模型中线程的常见应用场景及注意事项

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线程在实际项目中的常见应用场景

使用线程时需要注意的问题