线程之间的 Haskell 求值同步答案

【问题标题】：Haskell evaluation synchronisation between threads线程之间的 Haskell 求值同步
【发布时间】：2020-12-30 15:47:27
【问题描述】：

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。我搜索了这方面的信息，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

我了解值 val 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，就不需要再次评估它。

“val”的表示是否由不同的线程共享？
如果由于某种原因thread1首先完成了求值，它能否通过交换指针将最终计算值传递给thread2？那将如何同步？
如果线程 1 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？

【问题讨论】：

标签： haskell ghc

【解决方案1】：

在 GHC 编译的程序中，值会经历三个（-ish）评估阶段：

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。）
已评估。计算完成后，它的最后一项任务是将黑洞更新为普通值（嗯，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，并且不受到竞争条件的保护。这意味着，在极少数情况下，两个（或更多）线程可能都在阶段 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。但值得注意的是，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。

因为语言是纯正的，所以赛车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内容的评估！）

推论：必须非常小心不安全的IO a -> a 系列函数；一些保证结果a的评估同步，而另一些则不保证。如果你的IO a 动作没有你承诺的那么纯粹，并且一场比赛导致它被执行了两次，那么各种奇怪的 heisenbugs 都可能发生。

【讨论】：