由 naruse 发布于 2020 年 12 月 25 日
我们很高兴地宣布 Ruby 3.0.0 的发布。自 2015 年以来,我们一直努力开发 Ruby 3,其目标是性能、并发和类型。特别是关于性能,Matz 曾说过“Ruby3 的速度将是 Ruby2 的 3 倍”,也就是 Ruby 3x3。
通过 Optcarrot 基准测试,该测试基于 NES 游戏模拟工作负载测量单线程性能,它实现了比 Ruby 2.0 快 3 倍的性能!
Ruby 3.0.0 通过以下方式涵盖了这些目标
- 性能
- MJIT
- 并发
- Ractor
- Fiber 调度器
- 类型(静态分析)
- RBS
- TypeProf
在上述性能改进的基础上,Ruby 3.0 引入了以下描述的几个新特性。
性能
当我第一次在会议主题演讲中宣布“Ruby3x3”时,包括核心团队成员在内的许多人都觉得“Matz 是在吹牛”。事实上,我自己也这么觉得。但我们做到了。我感到很荣幸看到核心团队实际上实现了使 Ruby3.0 比 Ruby2.0 快三倍(在某些基准测试中)。—— Matz
MJIT
MJIT 中实现了许多改进。有关详细信息,请参阅 NEWS。
截至 Ruby 3.0,JIT 应该在有限的工作负载中提供性能改进,例如游戏(Optcarrot)、AI(Rubykon)或任何将大部分时间花在多次调用少数方法的应用程序。
尽管 Ruby 3.0 显著减少了 JIT 编译代码的大小,但它仍然没有为优化像 Rails 这样的工作负载做好准备,这些工作负载通常会花费大量时间在许多方法上,因此会因 JIT 加剧的 i-cache 未命中而受损。请继续关注 Ruby 3.1,以获取有关此问题的进一步改进。
并发/并行
如今是多核时代。并发非常重要。借助 Ractor 以及异步 Fiber,Ruby 将成为一种真正的并发语言。—— Matz
Ractor(实验性)
Ractor 是一种类似于 Actor 模型的并发抽象,旨在提供并行执行功能,而无需担心线程安全问题。
您可以创建多个 ractor,并且可以并行运行它们。Ractor 使您能够创建线程安全的并行程序,因为 ractor 无法共享普通对象。ractor 之间的通信通过交换消息来实现。
为了限制对象的共享,Ractor 对 Ruby 的语法引入了一些限制(如果没有多个 Ractor,则没有限制)。
规范和实现尚未成熟,将来可能会发生变化,因此此功能被标记为实验性,并且当第一次出现 Ractor.new
时会显示“实验性功能”警告。
以下小程序测量了著名的 tak 函数的执行时间(Tak (函数) - 维基百科),通过顺序执行 4 次或使用 ractor 并行执行 4 次。
def tarai(x, y, z) =
x <= y ? y : tarai(tarai(x-1, y, z),
tarai(y-1, z, x),
tarai(z-1, x, y))
require 'benchmark'
Benchmark.bm do |x|
# sequential version
x.report('seq'){ 4.times{ tarai(14, 7, 0) } }
# parallel version
x.report('par'){
4.times.map do
Ractor.new { tarai(14, 7, 0) }
end.each(&:take)
}
end
Benchmark result:
user system total real
seq 64.560736 0.001101 64.561837 ( 64.562194)
par 66.422010 0.015999 66.438009 ( 16.685797)
结果是在 Ubuntu 20.04、Intel(R) Core(TM) i7-6700(4 核,8 个硬件线程)上测量的。结果表明,并行版本比顺序版本快 3.87 倍。
有关更多详细信息,请参阅 doc/ractor.md。
Fiber 调度器
引入了 Fiber#scheduler
来拦截阻塞操作。这允许在不更改现有代码的情况下实现轻量级并发。观看 “不要等我,Ruby 3 的可扩展并发” 以了解其工作原理的概述。
当前支持的类/方法
Mutex#lock
,Mutex#unlock
,Mutex#sleep
ConditionVariable#wait
Queue#pop
,SizedQueue#push
Thread#join
Kernel#sleep
Process.wait
IO#wait
,IO#read
,IO#write
和相关方法(例如#wait_readable
,#gets
,#puts
等)。- 不支持
IO#select
。
此示例程序将并发执行多个 HTTP 请求
require 'async'
require 'net/http'
require 'uri'
Async do
["ruby", "rails", "async"].each do |topic|
Async do
Net::HTTP.get(URI "https://www.google.com/search?q=#{topic}")
end
end
end
它使用 async,它提供了事件循环。此事件循环使用 Fiber#scheduler
钩子使 Net::HTTP
非阻塞。其他 gem 可以使用此接口为 Ruby 提供非阻塞执行,并且这些 gem 可以与 Ruby 的其他实现(例如 JRuby、TruffleRuby)兼容,后者可以支持相同的非阻塞钩子。
静态分析
2010 年代是静态类型编程语言的时代。Ruby 在不使用类型声明的情况下,通过抽象解释寻求静态类型检查的未来。RBS 和 TypeProf 是迈向未来的第一步。更多步骤即将到来。—— Matz
RBS
RBS 是一种描述 Ruby 程序类型的语言。
包括 TypeProf 在内的类型检查器和其他支持 RBS 的工具将通过 RBS 定义更好地理解 Ruby 程序。
您可以写下类和模块的定义:类中定义的方法、实例变量及其类型以及继承/混入关系。
RBS 的目标是支持 Ruby 程序中常见的模式,它允许编写高级类型,包括联合类型、方法重载和泛型。它还支持使用接口类型的鸭子类型。
Ruby 3.0 附带 rbs
gem,它允许解析和处理以 RBS 编写的类型定义。以下是一个包含类、模块和常量定义的小型 RBS 示例。
module ChatApp
VERSION: String
class Channel
attr_reader name: String
attr_reader messages: Array[Message]
attr_reader users: Array[User | Bot] # `|` means union types, `User` or `Bot`.
def initialize: (String) -> void
def post: (String, from: User | Bot) -> Message # Method overloading is supported.
| (File, from: User | Bot) -> Message
end
end
有关更多详细信息,请参阅 rbs gem 的 README。
TypeProf
TypeProf 是一个捆绑在 Ruby 包中的类型分析工具。
目前,TypeProf 用作一种类型推断。
它读取普通的(非类型注释的)Ruby 代码,分析定义了哪些方法以及如何使用它们,并生成 RBS 格式的类型签名的原型。
这是一个简单的 TypeProf 演示。
示例输入
# test.rb
class User
def initialize(name:, age:)
@name, @age = name, age
end
attr_reader :name, :age
end
User.new(name: "John", age: 20)
示例输出
$ typeprof test.rb
# Classes
class User
attr_reader name : String
attr_reader age : Integer
def initialize : (name: String, age: Integer) -> [String, Integer]
end
您可以通过将输入保存为“test.rb”并调用命令“typeprof test.rb”来运行 TypeProf。
您还可以 在线尝试 TypeProf。(它在服务器端运行 TypeProf,所以如果它坏了,请原谅!)
有关详细信息,请参阅 TypeProf 文档 和 演示。
TypeProf 是实验性的,尚未完全成熟;仅支持 Ruby 语言的子集,并且对类型错误的检测是有限的。但它仍在快速增长,以提高语言特性的覆盖率、分析性能和可用性。欢迎任何反馈。
其他值得注意的新特性
-
单行模式匹配被重新设计。(实验性)
-
添加了
=>
。它可以像向右赋值一样使用。0 => a p a #=> 0 {b: 0, c: 1} => {b:} p b #=> 0
-
in
被更改为返回true
或false
。# version 3.0 0 in 1 #=> false # version 2.7 0 in 1 #=> raise NoMatchingPatternError
-
-
添加了查找模式。(实验性)
case ["a", 1, "b", "c", 2, "d", "e", "f", 3] in [*pre, String => x, String => y, *post] p pre #=> ["a", 1] p x #=> "b" p y #=> "c" p post #=> [2, "d", "e", "f", 3] end
-
添加了无限方法定义。
def square(x) = x * x
-
Hash#except
现在是内置的。h = { a: 1, b: 2, c: 3 } p h.except(:a) #=> {:b=>2, :c=>3}
-
添加了内存视图作为实验性功能
- 这是一组新的 C-API,用于在扩展库之间交换原始内存区域,例如数字数组或位图图像。扩展库还可以共享由形状、元素格式等组成的内存区域的元数据。使用这些类型的元数据,扩展库甚至可以适当地共享多维数组。此功能是通过参考 Python 的缓冲协议设计的。
性能改进
- 将长代码粘贴到 IRB 的速度比 Ruby 2.7.0 捆绑的版本快 53 倍。例如,粘贴 此示例代码 所需的时间从 11.7 秒缩短到 0.22 秒。
-
IRB 中添加了
measure
命令。它允许简单的执行时间测量。irb(main):001:0> 3 => 3 irb(main):002:0> measure TIME is added. => nil irb(main):003:0> 3 processing time: 0.000058s => 3 irb(main):004:0> measure :off => nil irb(main):005:0> 3 => 3
自 2.7 以来的其他值得注意的更改
- 关键字参数与其他参数分开。
- 原则上,在 Ruby 2.7 上打印警告的代码将无法工作。有关详细信息,请参阅 本文档。
-
顺便说一句,参数转发现在支持前导参数。
def method_missing(meth, ...) send(:"do_#{ meth }", ...) end
- 模式匹配(
case
/in
)不再是实验性的。- 有关详细信息,请参阅 模式匹配文档。
$SAFE
功能已完全删除;现在它是一个普通的全局变量。- 回溯的顺序在 Ruby 2.5 中被反转;此更改已被撤销。现在回溯的行为类似于 Ruby 2.4:首先打印错误消息和发生异常的行号,然后打印其调用者。
- 更新了一些标准库。
- RubyGems 3.2.3
- Bundler 2.2.3
- IRB 1.3.0
- Reline 0.2.0
- Psych 3.3.0
- JSON 2.5.1
- BigDecimal 3.0.0
- CSV 3.1.9
- Date 3.1.0
- Digest 3.0.0
- Fiddle 1.0.6
- StringIO 3.0.0
- StringScanner 3.0.0
- 等等。
- 以下库不再是捆绑的 gem 或标准库。安装相应的 gem 以使用这些功能。
- sdbm
- webrick
- net-telnet
- xmlrpc
- 以下默认 gem 现在是捆绑的 gem。
- rexml
- rss
- 以下 stdlib 文件现在是默认 gem,并在 rubygems.org 上发布。
- English
- abbrev
- base64
- drb
- debug
- erb
- find
- net-ftp
- net-http
- net-imap
- net-protocol
- open-uri
- optparse
- pp
- prettyprint
- resolv-replace
- resolv
- rinda
- set
- securerandom
- shellwords
- tempfile
- tmpdir
- time
- tsort
- un
- weakref
- digest
- io-nonblock
- io-wait
- nkf
- pathname
- syslog
- win32ole
自 Ruby 2.7.0 以来,通过这些更改,更改了 4028 个文件,插入了 200058 行 (+),删除了 154063 行 (-)!
Ruby3.0 是一个里程碑。该语言在保持兼容性的前提下不断发展。但这并不是终点。Ruby 将不断进步,变得更加强大。请继续关注!—— Matz
圣诞快乐,节日快乐,尽情享受使用 Ruby 3.0 编程的乐趣!
下载
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什么是 Ruby
Ruby 最初由 Matz(松本行弘)于 1993 年开发,现在以开源形式进行开发。它可在多个平台上运行,并在世界各地广泛使用,尤其是在 Web 开发领域。