scheme - 显示缓冲异步 channel 和 channel 之间差异的示例？

Question

从official guide:

“put” operation of asynchronous channels does not block—unless the given channel was created with a buffer limit and the limit has been reached.

这是否意味着在其他使用 channel-put的线程中 channel-get会被阻塞，而在其他线程 async-channel-put的情况下 async-channel-get仍能工作？

我想知道是否有任何例子可以证明它们的不同？

Answer 1

您可能已经发明了异步 channel !

您的直觉是正确的: channel 往往会阻塞，但异步 channel 通常不会阻塞。为什么？确切的语义是什么？好吧，首先，让我们谈谈普通的 channel 。

channel 数

channel 实际上是Racket中的一个原语，与线程一起实现为跨线程通信的一种方式。它们也是同步的，引用the Racket reference:

Channels are synchronous; both the sender and the receiver must block until the (atomic) transaction is complete. Multiple senders and receivers can access a channel at once, but a single sender and receiver is selected for each transaction.

这意味着 channel 是相当原始的功能-从 channel 读取和写入是一个单一的 Action ，其中两个线程都需要协调以便它们可以同时发送和接收。

要使用隐喻， channel 代表了两个人(爱丽丝和鲍勃)之间某些物品的转移。双方都同意 session 地点。如果爱丽丝先到达，她将等鲍勃到达那里，然后将物品交给鲍勃。如果鲍勃先到，他会等爱丽丝给他物品。转移完成后，两个人同时离开。

人是线程，项目是一些 Racket 值，聚会场所是 channel 。到达 session 场所是从 channel 中读取或写入，而必须等待是线程阻塞。离开是线程恢复。

例子

考虑两个线程之间的简单交换:

#lang racket

(define channel (make-channel))

(define alice
  (thread (lambda ()
            (channel-put channel 'something)
            (displayln "Done!"))))

(define bob
  (thread (lambda ()
            (sleep 5)
            (let ([item (channel-get channel)])
              (sleep 5)
              (displayln item)))))

在上面的示例中，即使Alice线程无需等待而立即将 Done!放入 channel 中，也仅会在五秒钟后打印 'something。由于两个 channel 都需要协调，因此 channel-put等待另一个线程(在本例中为Bob)调用 channel-get，以便可以进行事务处理。

为什么我们需要阻止？

此时，您可能会问自己:为什么爱丽丝需要等待？如果爱丽丝可以去聚会地点，将物品放进垃圾箱，然后立即离开，那就好多了。这样，鲍勃到达时就可以从箱子里拿出东西，而爱丽丝则可以继续她的生意。如果垃圾箱足够大，在鲍勃拿出任何东西之前，爱丽丝甚至可以将多个物品放进其中!

这是 缓冲的异步 channel 的想法。

缓冲异步 channel

异步 channel 是Racket中一个简单的派生概念。可以使用内部可变缓冲区作为“容器”在 channel 顶部实现它们。

异步 channel 在内部由三部分组成:

“输入”或“入队” channel ，用于将值放入缓冲区的线程。

“输出”或“出队” channel ，用于将值从缓冲区中取出的线程。

“缓冲区”或“队列”，一个可变的值，包含已放入异步 channel 但尚未取出的所有值。

这些 channel 显然只是Racket channel ，但是我们应该对缓冲区使用什么呢？好吧，Racket实际上提供了可以使用的 an imperative queue implementation in the data/queue module，但是Racket实现只是在 mutable pairs之上构建了自己的队列。

要管理这三个组件之间的交互，我们只需要一个管理器线程即可协调读写操作。事实证明，这种实现是相当琐碎的，但是在此我将不再赘述。如果您愿意，请看一下 async-channel.rkt ，它是在Racket中实现异步 channel 的模块。它有很多我没有提到的优点，但是整个实现仍然少于300行。

例子

让我们重新看一下原始示例，但让我们使用异步 channel 而不是普通 channel :

#lang racket

(require racket/async-channel)

(define channel (make-async-channel))

(define alice
  (thread (lambda ()
            (async-channel-put channel 'something)
            (displayln "Done!"))))

(define bob
  (thread (lambda ()
            (sleep 5)
            (let ([item (async-channel-get channel)])
              (sleep 5)
              (displayln item)))))

现在， Done!立即打印，因为 put的线程不需要阻塞。它只是将其粘贴在内部队列上，无需关心何时获取值。

注意事项

默认情况下，将值放入异步 channel 将永远不会阻塞(您可以设置缓冲区大小的限制，但这是可选的)。但是，如果内部缓冲区为空，则从异步 channel 进行的读取绝对会阻塞。根据我的经验，这通常是您想要的行为，但是如果需要，您可以始终使用 async-channel-try-get检查值是否准备就绪。

异步 channel 当然也是可变的，有关突变的所有一般警告也都适用于此。值得注意的是，单个 channel 不能有多个接收器，因为一旦执行了读取操作，该值就会从队列中删除。如果要发布/订阅样式事件，请考虑使用 Multicast Asynchronous Channels包。

尽管如此，根据我的经验，异步 channel 几乎总是您想要的。 channel 是一个重要的原始变量，但使用起来很棘手。异步 channel 几乎可以正常工作，并且使多个线程之间的协作非常简单。请小心了解它们的工作原理，以免造成 footer 受伤。