Crystal 1.0.0 был выпущен с очень ранней поддержкой для создания простых программ, скомпилированных в Windows, но это не значит, что вы уже можете использовать его для всего: для функций одновременного ввода-вывода (файлы, сокеты, консоль и т. д.), для например, до сих пор отсутствуют. К счастью, реализации каждого из этих примитивов вносятся сообществом и должны быть доступны в одной из следующих версий 1.x.
Вы можете проверить текущий прогресс в выпуске GitHub #5430. Если эта проблема уже закрыта, когда вы читаете эту книгу, значит, в текущей версии поддерживается Windows. Ура!
WebAssembly
WebAssembly — это новый стандарт для целей компиляции, популярность которого быстро растет, и не только в Интернете. Он предлагает портативность для работы где угодно со скоростью, близкой к исходной: веб-браузеры, облачные серверы, встроенные устройства, плагины, блокчейны и многое другое. Кроме того, он позволяет различным языкам взаимодействовать в удобном формате, а также является безопасным и проверяемым перед выполнением.
Продолжается работа по добавлению поддержки таргетинга в компилятор и стандартную библиотеку, что упростит написание программы Crystal, которая может работать где угодно и принимает WebAssembly. Версия Crystal 1.4.0 поставляется с первоначальной экспериментальной реализацией, в которой большая часть стандартной библиотеки уже работает.
Пожалуйста, обратитесь к выпуску #12002 для получения актуальной информации о ходе выполнения.
Многопоточность
Параллельное программирование — важная тема при изучении Crystal. Вы можете создавать легкие потоки (известные как волокна) с помощью метода spawn. По умолчанию Crystal распределяет работу между одним ядром CPU, используя асинхронный цикл событий. Это простой и очень эффективный подход, который избавляет программиста от необходимости иметь дело с синхронизацией потоков и гонками за данными. При выполнении операции ввода-вывода блокируется только текущее волокно; все остальные могут тем временем работать. В большинстве случаев масштабируемость может быть достигнута за счет запуска нескольких экземпляров Crystal для использования преимуществ нескольких ядер. Параллелизм будет обсуждаться более подробно в Главе 8 «Использование внешних библиотек».
Тем не менее, бывают случаи, когда настоящая многопоточность становится необходимостью. Например, при работе с интенсивной обработкой CPU одного наличия одновременных волокон недостаточно. Возможность одновременной параллельной работы нескольких волокон является обязательной. Для этого в Crystal есть экспериментальный флаг -Dpreview_mt, который позволяет вашей программе использовать все ядра. Каждое ядро будет иметь собственный цикл событий для запуска волокон и операций I/O.
Этот режим является экспериментальным, и пока не все функции в нем хорошо работают. Особое внимание следует уделить синхронизации данных. Рекомендуемый и безопасный подход — использовать каналы для всей связи между волокнами и избегать совместного использования глобального состояния. Тем не менее, он работает и его можно использовать для тестирования. Несколько возможных изменений, которые он может иметь, прежде чем он будет признан готовым к производству, заключаются в следующем:
• Work stealing: когда одно ядро процессора простаивает из-за того, что у него нет волокна для запуска (возможно, все они ожидают какой-либо операции I/O), оно должно иметь возможность украсть возобновляемое волокно у другого ядра и продолжить работу с ним. Это предотвращает простаивание ядра процессора во время выполнения работы.
• Предварительное планирование: это гарантирует, что одно волокно не сможет использовать слишком много процессорного времени, прежде чем другое волокно сможет запуститься. Это достигается путем приостановки длительно работающих волокон и принудительного переключения контекста.
Структурированный параллелизм
Параллелизм — это процесс одновременного выполнения множества вычислений. В разных языках это понятие рассматривается по-разному. Например, в Erlang есть актеры, в JavaScript — промисы, в .NET — задачи, а в Go — горутины. Каждый из них предоставляет различную абстракцию того, как понимать и обрабатывать текущие задания, а также передавать данные между ними.
Crystal предоставляет некоторые примитивы низкоуровневого параллелизма с волокнами, каналами и оператором выбора. Они довольно мощные и позволяют программе обрабатывать параллелизм по своему усмотрению. Но в стандартной библиотеке по-прежнему отсутствует инструмент более высокого уровня для структурированного параллелизма, где время жизни и поток данных каждого задания четко определены и предсказуемы. Это сделает параллельное программирование менее подверженным ошибкам и облегчит его анализ. Подробнее об этом можно узнать, прочитав выпуск #6468.