Ruby1.9のfiberのかっこいい使い方

Ruby1.9のFiberとクロージャのかっこいい使い方
Rubyist九州
山崎重一郎

まず、関数、クロージャ、継続の気持ちを説明してみます
マインド
Rubyではどうなっているのか？
　　　　　　　　　　

関数とマインド
関数はいつも上から目線
　自分自身の心が行っていることを幽体離脱して外から眺める感じ
ああして
こうして
こうなったら
こうして
関数の定義
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0マインド
「何もない」状態を考えてみましょう
０ = φ　＝　{}
{}
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1マインド
「何もない」と思っている自分を見ている自分
　1　＝　{φ}
{}

２マインド
1マインドの自分を見ている自分
　２　＝　{φ,{φ}}

３マインド
２マインドの自分を見ている自分
　３　＝　{φ,{φ},{φ,{φ}}}

ωマインド
これってずっと無限にできるよねと思っている自分
　ω　＝　{φ,{φ},{φ,{φ}},...}
...
　「我はαでありωである」
　　　　　ヨハネの黙示録

ω+1マインド
「これってずっと無限にできるよねと思っている自分」を見ている自分
　ω+1　＝　{ω}

ω+ωマインド
ωマインドを対象にした対象化もまた無限にできるよねと思っている自分
　ω+1　＝　{ω,{ω},{ω,{ω}},...}
...

まだまだ
3ωマインド
ω×ωマインド
ωωマインド
....
★でも、ずっとずっとやると精神を病みます

ωマインドの関数定義
λを使うことがωマインドの例
-> x { ... }
階乗の再帰的定義
fact = -> n {n==0 ? 1 : n*fact[n-1]}
★下のように書く方が Ruby っぽいけど
fact = -> x {(1..x).reduce(:*)}

ω+ωマインドの関数定義
λを二つ使うとω＋ω
-> x { -> y {...} }
組み合わせ関数（再帰なのですっごく遅い）
combi=->n{->r{r==1 ?n:(n==r ?1:combi[n-1][r-1]+combi[n-1][r])}}

でも有限のマインドも大切
クロージャ：上から目線でつくった状態
ωマインドの視点から　->　ｎマインド（状態）を見る
ファイバー：継続、ジェネレータ
ジェネレータ：　n マインドから　ωマインドを見る　その逆も

関数とクロージャ
関数の独立変数と係数
　f(x) = a*x
　aは係数でxは独立変数？
係数のa をω＋ωの視点から見下ろして定義
fa= ->a {->x {a*x}}
で、aに何かの値を束縛したωな関数をつくる
fa= ->a {->x {a*x}}
> f=fa[2]
> f[3]
=> 6
> eval('a',f.binding)
=> 2

関数のメモ化
関数には時間の概念がない
でも、もう一つ上のωの視点から見おろせば状態が作れる
組み合わせ関数のメモ化
combi_memo= ->m { ->n {m[n]||={}; ->r {m[n][r]||=combi[n][r]}}}
> cm=combi_memo[{}]
> cm[3][2]
=> 3
> cm[30][7]
=> 2035800
> eval('m',cm.binding)
=> {3=>{2=>3}, 30=>{7=>2035800}}

Fiber
f=Fiber.new{|x|
puts '最初'
Fiber.yield
puts x
y=Fiber.yield
puts y
}
> f.resume 3 #new メソッドへ
最初
=> nil
> f.resume #yield メソッドへ
3
=> nil
> f.resume7 #yield メソッドへ
7
=> nil
> f.resume
FiberError: dead fiber called
継続、軽量スレッド
Fiber.new {|x|...}
ファイバーの生成
Fiver.yield(obj)
親のコンテクストに行く
resume(obj) メソッド
子供のコンテクストに行く
（途中でとまっていた処理を継続）

Fiber によるジェネレータ
nマインドとωマインドを行き来する
無限ループでデータを無限に生成するプログラムの最初のn要素
自然数ジェネレータ
num= -> a {loop {a+=1}}
> num[0]
...　無限ループ〜
無限集合を素直に生成しているんだけどね
ファイバーにした自然数ジェネレータ
n = Fiber.new{|a|loop{Fiber.yielda+=1}}
無限集合の最初の5個だけ取り出す
（Haskellみたいでかっこいい！）
> 5.times {puts n.resume 0}
1
2
3
4
5
=> 5

Fiber によるジェネレータ
フィボナッチ数列バージョン！
フィボナッチ数列ジェネレータ
fib = -> x {a,b=x
loop {a; a,b=b,a+b}}
>fib[[0,1]]
...　無限ループ〜
フィボナッチ数列を素直に生成している
ファイバーにしたフィボナッチ数列ジェネレータ
f = Fiber.new{|x| a,b=x
loop {Fiber.yielda; a,b=b,a+b}}
無限集合の最初の5個だけ取り出す
> 5.times {puts f.resume [0,1]}
0
1
1
2
3
=> 5
もっとHaskellチックにこんなのもいいかも！
deff.take(n) n.times {puts self.resume} end
> f.take 10

Fiberによるコルーチンで軽量イベント駆動マシン
初期のMacintosh OS
多数のコルーチンの集合体でできていた
（すっごく軽量なスレッドみたいなもの）
Macintosh 128K
８MHz
128Kb
コルーチン
コルーチン
コルーチン
コルーチン
操作による
イベント
実際のメモリ
コルーチン
ビットマップ
への表示など

Fiberによるコルーチンで軽量イベント駆動マシン
Rails 3.2 からPjaxが標準に
WebサーバにFiberプールで軽量スレッド
メモリ節約、起動／再起動の高速化
コルーチン
コルーチン
Pjax
ブラウザ
コルーチン
コルーチン
操作による
イベント
Fiber対応Webサーバ
unicornとかGoliathとか
コルーチン
ブラウザへの
表示変更

FiberとThreadの比較
出典：Ruby Fibers Vs Ruby Threads
http://oldmoe.blogspot.com/2008/08/ruby-fibers-vs-ruby-threads.html

Fiberによるリアルタイム処理
次回にね！

Ruby1.9のfiberのかっこいい使い方

by Shigeichiro Yamasaki , 教授 at 近畿大学

on Oct 16, 2011

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