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仓颉编程语言的并发编程：线程模型与使用实践

news 2025/11/9 20:30:24

并发编程已成为现代软件开发不可或缺的核心能力。随着多核处理器的普及和分布式系统的广泛应用，如何高效利用计算资源、提升程序性能成为开发者必须面对的问题。仓颉编程语言提供了强大而友好的并发编程机制，让开发者能够轻松构建高性能的并发应用。

文章目录

- 仓颉线程模型解析
- 仓颉线程的创建与使用
- - 创建线程
  - 线程同步与结果获取
  - 线程属性访问
- 实践建议与注意事项
- 终止线程
- 总结
- 参考文档

仓颉线程模型解析

仓颉中的线程是用户态的轻量级线程，并且支持抢占。

用户态：线程的创建、调度和管理都在用户空间完成，不需要操作系统内核的介入，这样可以降低上下文切换的成本，提升系统性能。

轻量级：比传统的操作系统内核线程更加轻巧，占用资源小，因此可以实现在应用程序中创建大量的线程，实现更细力度的并发控制。

抢占式调度：线程调度器可以在任何时刻中断线程的执行，将CPU资源分配给其他线程，这样可以防止某个线程长期占用CPU导致其他线程饥饿。

仓颉语言采用抢占式的线程模型作为其并发编程机制，并创新性地将线程概念分为两个层次：

语言线程（仓颉线程）：这是开发者直接使用的编程接口，是语言层面的抽象。仓颉线程设计为轻量级的执行单元，开发者无需关心底层实现细节。
native线程：这是实际执行语言线程的操作系统线程，作为语言线程的载体。仓颉采用M:N线程模型，即多个语言线程(M)运行在少量native线程(N)上，通过用户态调度实现高效并发。

这种设计带来了显著优势：

轻量级：仓颉线程创建和切换开销远小于操作系统线程
高吞吐：通过用户态调度避免了频繁的内核切换
易用性：开发者无需处理底层线程管理细节

仓颉线程的创建与使用

创建线程

在仓颉中创建线程非常简单，使用spawn关键字即可：

main() {spawn { =>println("这是在新线程中执行的代码")}println("这是主线程")
}

spawn接受一个无形参的lambda表达式，其中的代码将在新线程中执行。需要注意的是，主线程结束时所有子线程也会被终止，无论是否完成执行。

简单的使用demo:

package Myprj
// 导包
import std.sync.*
import std.time.*main () {spawn {// 阻塞子线程3秒sleep(Duration.second * 3)for(i in 0..3) {println("我是子线程: ${i}")}}for(i in 0..3) {println("我是主线程: ${i}")}
}

线程同步与结果获取

通过Future<T>可以等待线程完成并获取返回值：

import std.sync.*
import std.time.*main() {let fut = spawn {sleep(Duration.second)return 42  // 返回计算结果}// 阻塞等待结果let result = fut.get()println("计算结果: ${result}")
}

Future<T>提供了多种控制方式：

get()：阻塞等待线程完成
get(timeout: Duration)：带超时的等待
tryGet()：非阻塞尝试获取结果

线程属性访问

通过Thread类可以访问线程属性：

main() {let fut = spawn {println("线程ID: ${Thread.currentThread.id}")}println("新线程ID: ${fut.thread.id}")fut.get()
}

常用属性包括：

Thread.currentThread：获取当前线程
id：线程唯一标识
hasPendingCancellation：检查取消请求

实践建议与注意事项

避免阻塞native线程：在调用可能阻塞的foreign函数（如IO操作）时要特别小心，因为这会导致承载的native线程被阻塞，影响调度效率。
合理使用Future：根据场景选择适当的等待策略，避免不必要的阻塞。
线程安全：共享数据访问需要同步机制，仓颉提供了多种同步原语（未在本文展示）。
性能考量：虽然仓颉线程轻量，但也不应过度创建，需根据实际硬件资源合理设计。

终止线程

可以通过 Future 的 cancel() 方法向对应的线程发送终止请求，该方法不会停止线程执行。开发者需要使用 Thread 的 hasPendingCancellation 属性来检查线程是否存在终止请求。此外Thread类，通过它还可以查看线程的id、名称等信息。

Thread类无法直接通过构造函数得到对象，可以通过Thread类的静态成员属性currentThread获取当前线程Thread对象，或者通过Future对象的属性thread获取Future对象对应的线程Thread对象。

一般而言，如果线程存在终止请求，那么开发者可以实施相应的线程终止逻辑。因此，如何终止线程都交由开发者自行处理，如果开发者忽略终止请求，那么线程继续执行直到正常结束。

示例代码如下：

import std.sync.SyncCountermain(): Unit {let syncCounter = SyncCounter(1)let fut = spawn {syncCounter.waitUntilZero()  // block until the syncCounter becomes zeroif (Thread.currentThread.hasPendingCancellation) {  // Check cancellation requestprintln("cancelled")return}println("hello")}fut.cancel()    // Send cancellation requestsyncCounter.dec()fut.get() // Join thread
}