Ruby 勉強会第42回発表資料 IO について

1. IOクラスの入出力メソッドについて
cuzic
2010/04/24
第42回 Ruby/Rails 勉強会@関西

2. 自己紹介
cuzic
「きゅーじっく」と読みます。
×quzic　× cusic
「リファクタリング Ruby エディション」
の読書会を計画しています。
＠ JR 尼崎駅徒歩２分（小田公民館）
日程未定
Kent Beck 著
最近 JavaScriptの勉強中
関数が First-Class Object でいいね。
2010/04/24

3. IO クラス
みんな知っているよね？
puts “Hello, World!”
STDOUT や STDIN は IO のインスタンス
open(“/tmp/tempfile”) do |io| ～end
ファイル入出力だけでなく、ネットワーク処理などにも IO クラスを利用。
2010/04/24

4. Ruby のIO はかしこい
Ruby のスレッドとうまく連携
ブロックする IO#read/IO#writeは内部的にselect(2) を利用。上手に他のスレッドを実行
高水準 IO と低水準 IO の両方が利用可能
高水準IO ： FILE構造体（stdio）を使う printf(3) や puts(3)
低水準IO ： file descriptor を使う read(2) など
エラーが生じると例外を raise。
EAGAIN、EINTR、EWOULDBLOCK とか
低レベルのシステムコールも数多く利用可能
fcntl (2) 、fsync (2) などに加え、BasicSocketではgetsockopt(2) や recv(2) なども利用可能
2010/04/24

5. IO#read (1)
IO#readlength
長さを指定したいときはふつうこれを使う。
buffer = nil
open(“/dev/urandom”) do |io|
buffer = io.read 10
end
p buffer
#=> "216X222300217uT236232t"
2010/04/24

6. IO#read (2)
IO#readlength, buffer
実は第二引数を指定可能。事前にメモリ割り当てすることで高速化。
require ‘benchmark’
buffer = “ “ * 1000
Benchmark.measure do
open(“/dev/zero”) do |io|
1000_000.times do
io.read 1000, buffer
end
endend.display
#=> 1.5000 0.0000 1.5000 ( 1.3980)
（比較） 58.8900 4.3440 63.2340 ( 62.6950)
2010/04/24

7. IO#sysread
IO#sysreadは IO#readとどう違うの？
IO#read は受信バッファを経由する
IO#sysreadは受信バッファを経由しない
受信バッファって？
IO はファイル以外にもいろいろ扱う
ネットワーク（ TCP/UDP 等）とか
欲しい length のデータがそろうまで、内部的にデータを貯めておいたり
取り出されるのに先立って、データを保存しておいたり
2010/04/24

8. 受信バッファ
受信バッファのおかげで詳細な入出力の処理を気にせず、プログラムを書ける

9. 反面、ブロック（待ち）が発生してしまう。高速化の障壁になることも・・・。・待たずに別の処理をしたいのに・・・。・ある分だけでいいからすぐ欲しいのに・・・。
2,000 Byte 欲しいなぁ。。。
受信バッファ
（ 1,500Byte)
パケット1000Byte
パケット1000Byte
まだないから、ちょっと待っとこっと。（ブロックの発生）

10. IO#readと IO#sysread
IO#readを使うと欲しい長さだけ取得可能IO#sysreadを使うと待ちが生じない
r, w = IO.pipe
str = "0123456789"
Thread.startdo
w.writestr
sleep 10
w.writestr
end
puts Time.now.strftime("%H:%M:%S")
buffer = r.read 15
# ここで、ブロック（待ちが発生）する
puts buffer #=> “012345678901234”
r, w = IO.pipe
str = "0123456789"
Thread.startdo
w.writestr
sleep 10
w.writestr
end
buffer = r.sysread 15# すぐに次の行に移る
puts buffer #=> “0123456789”

11. 混ぜるな危険
待ちをできるかぎり少なくしたいけど、、、
IO#readと IO#sysreadは同時利用不可
受信バッファの都合で、同時に使うとバグの元
IO#gets、IO#each_lineなど、みんな IO#sysreadとは同時利用できません・・・。
けど、どうしても同時に使いたい！！！
そんなあなたに耳よりな話があります！！
IO#read_nonblock
IO#readpartial
2010/04/24

12. IO#readpartial
Ruby 1.8.3 以降で利用可能
受信バッファにデータがある場合は、とりにいかない

13. IO#readpartial
IO#readpartialでは受信バッファに貯めることはしない

14. IO#read_nonblock
Ruby 1.8.5 以降で利用可能
IO#readpartialと同様に IO#read等との同時利用が可能
取り出せるものが何もないときは、例外が発生する
何か取り出せるものがあれば、それを返す

15. 各メソッドの動作
IO#read （ブロッキングモード）
確実にlength のデータを返す
足りてなかったら、データの到着を待つ
IO#readpartial
求める length のデータがそろってなくても、ある分だけ返す
返すべきデータが何もなければブロックする。
けど、なんかデータが到着したら、それを返す。
IO#read_nonblock
返すべきデータがなければ例外を raise する。ブロックしない。
IO#sysread （ノンブロッキングモード）
IO#read等と混用できない点を除いて、IO#read_nonblockと同じ動作
どの Ruby でも問題なく動く。
2010/04/24

16. 細かい違いを整理する

17. いつ使うの？
IO#readpartiallength
取り出せるものが何かあれば取り出したいが、何もなければ、ブロックして欲しいとき
length を大きな値として、ネットワークプログラミングなどで利用したり。
IO#sysreadと違い、IO#read等と共存可能
IO#read_nonblocklength
一切ブロックさせずに IO を利用したい場合
IO#sysreadと違い、IO#read等と共存可能
IO#sysreadlength
文字数がずっと短い
IO#sysread使いこそが真の漢（？）。
2010/04/24

18. 具体的な利用例は？
Mongrel
Ruby で書かれた Web サーバ
一部で readpartialを利用している
SecureRandom
Ruby 1.8.7 以降標準添付
安全な乱数生成機
/dev/urandomを readpartialで読み込み※ Unix 環境の場合
EventMachine
非同期サーバを作るフレームワーク
一部で read_nonblockを利用している
2010/04/24

19. まとめ
「リファクタリング Ruby エディション」読書会を計画中
Ruby の IO はかしこい
低水準のことも高水準のこともできちゃう
IO#readの第２引数は高速化に役立つ
こともある。
IO#readpartialはネットワークプログラミングなどで重宝する

20. ご静聴ありがとうございました。

21. おまけ（ io/nonblock）
Ruby 1.8 / 1.9 には io/nonblockというノンブロッキングモードにするライブラリがあるが・・・
正直、私にはよく分かりません・・・。
期待した動作をしないし、、、
昔のバージョンでは効果があった？？？
Cygwin にはない？？？
open の第２引数は効果があるみたいopen(“/tmp/fifo”, IO::NONBLOCK | IO::RDONLY)

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