Ruby Fiberの基礎まとめ

Fiberとは

• Ruby 1.9から登場 class Fiber (Ruby 2.1.0 リファレンス)
• 「ある処理を途中まで実行して、その後任意のタイミングで前回の続きから処理を行う」ことが可能になる
• スレッドはプリエンプティブ、Fiberはノンプリエンプティブ
  • プリエンプティブ: 各スレッドの実行はスケジューラによって自動的行われている
  • ノンプリエンプティブ: こちらで明示的に実行を指示

使い方

基本的な使い方

yieldとresume(fiber_1.rb)

#!/usr/bin/ruby
# vim:set fileencoding=utf-8

fiber = Fiber.new {
  puts 'Hello, Fiber'
 
  Fiber.yield # 何回でもはさめる

  puts 'Hello (again)'
}
 
fiber.resume # yeildの時点まで実行
fiber.resume # その次
fiber.resume # その次

Result(fiber_1.rb)

% ruby fiber_1.rb
Hello, Fiber
Hello (again)
fiber_1.rb:14:in `resume': dead fiber called (FiberError)
        from fiber_1.rb:14:in `<main>'

引数と戻り値の使い方

引数と戻り値(fiber_2.rb)

#!/usr/bin/ruby
# vim:set fileencoding=utf-8

fiber = Fiber.new {|first|
  puts first

  second = Fiber.yield('goodbye')

  puts second

  'goodbye (again)'
}

puts fiber.resume('hello')
puts fiber.resume('hello(again)')

Result(fiber_2.rb)

% ruby fiber_2.rb
hello
goodbye
hello(again)
goodbye (again)

ジェネレータ

ジェネレータは、プログラムにおいて、数列の各要素の値などを次々と生成（ジェネレート）し他の手続きに渡す、という機能を持っている手続きである。 参照:wikipedia

Fiberを使うと「膨大な計算結果の配列を一度に構築するのではなく、部分的な結果だけを計算して返し、自家また続きから計算」できるサブルーチンを作ることができます。
つまり一度に大きな配列を作成しない → メモリ効率良い!

フィボナッチ数を返却するジェネレータの例

フィボナッチ数を返すジェネレータ(fiber_fibonach.rb)

fib = Fiber.new {
  a, b = 0, 1

  loop do
    a, b = b, a + b 
    Fiber.yield(a)
  end 
}

p 10.times.map{ fib.resume }
puts fib.resume
puts fib.resume

Result(fiber_fibonach.rb)

% ruby fiber_fibonach.rb
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
89
144

スレッドと組み合わせた場合の制限

Fiberの切り替えはスレッドを超えては実行できない。
他のスレッドのファイバをresumeした際や、Fiberの中のスレッドからFiber.yieldした際はFiberErrorが発生する。

Fiber&Thread(1)

fiber = Fiber.new {
  puts 'OH MY GOD'
}

Thread.fork {
  fiber.resume
}.join

Result(1)

% ruby fiber_other_thread.rb
fiber_other_thread.rb:8:in `resume': fiber called across threads (FiberError)
        from fiber_other_thread.rb:8:in `block in <main>'

Fiber&Thread(2)

# Fiber.yield
fiber = Fiber.new {
  Thread.fork {
    Fiber.yield
  }.join
}

fiber.resume

Result(2)

% ruby fiber_other_thread.rb
fiber_other_thread.rb:5:in `yield': can't yield from root fiber (FiberError)
        from fiber_other_thread.rb:5:in `block (2 levels) in <main>'

参考

パーフェクトRuby