线程之间的 Haskell 求值同步

Question

我试图了解 GHC Haskell 如何在线程之间同步“基本”值(即不是 IORef、TVar 等)的计算。我已经搜索了有关此的信息，但没有找到任何明确的信息。
以下面的示例程序为例:

import Control.Concurrent

expensiveFunction x = sum [1..x] -- Just an example

val = expensiveFunction 12345

thread1 = print val

thread2 = print val

main = do
    forkOS thread1
    forkOS thread2

我知道值 va​​l 最初将由未评估的闭包表示。为了打印 val，程序必须首先评估它。一旦评估了顶级绑定(bind)，就不需要再次评估它。

“val”的表示是否由单独的线程共享？

如果由于某种原因线程1首先完成评估，它可以通过交换指针将最终计算值传递给线程2吗？那将如何同步？

如果线程 1 正忙于评估线程 2 何时需要该值，线程 2 是等待它完成还是他们都争先恐后地评估它？

Answer 1

在 GHC 编译的程序中，值经过三个(-ish)评估阶段:

咚咚。这是他们开始的地方。

黑洞。当被强制时，一个 thunk 被转换为一个黑洞并开始计算。其他请求黑洞值的线程会将自己添加到黑洞更新时的通知列表中。 (此外，如果 thunk 本身尝试访问黑洞，它将短路到异常而不是永远等待。)

评估。当计算完成时，它的最后一项任务是将黑洞更新为一个普通值(好吧，无论如何，WHNF 值)。

在这些阶段转换期间更新的指针与其他线程共享，不受竞争条件的保护。这意味着，在极少数情况下，两个(或更多)线程都可能在阶段 1 中看到一个指针，并且两者都执行 1 -> 2 转换；在这种情况下，两者都将评估 thunk，并且转换 2 -> 3 也将发生两次。不过，值得注意的是，1 -> 2 转换通常比它要替换的计算快得多(本质上只是一两次内存访问)，部分原因是竞争难以触发。
因为语言是纯粹的，赛跑的线索会得出相同的答案。所以这里没有语义上的困难。但在极少数情况下，可能会重复一些工作。非常非常罕见的是，每次 1 -> 2 转换时锁定的开销会比这种轻微的重复更好。 (如果您发现这种情况，请考虑手动保护对共享的任何昂贵事物的评估!)
推论:必须非常小心不安全的 IO a -> a函数族；一些保证结果的评估同步 a有些没有。如果您的 IO a Action 并不像你 promise 的那么纯粹，一场比赛导致它被执行两次，各种奇怪的黑森虫都会发生。