Τι είναι τα πράσινα νήματα (green threads);

Οι πράσινες νηματώσεις είναι νηματώσεις που διαχειρίζονται σε επίπεδο χρήστη, όχι από το λειτουργικό σύστημα. Δεν εμφανίζονται άμεσα στις νηματώσεις του OS. Ο προγραμματισμός και η αλλαγή πλαισίου μεταξύ πράσινων νηματώσεων πραγματοποιούνται κατά το χρόνο εκτέλεσης της γλώσσας προγραμματισμού ή μέσω μιας ειδικής βιβλιοθήκης.

Κύρια χαρακτηριστικά:

• Διαχείριση: Πλήρως πραγματοποιείται κατά το χρόνο εκτέλεσης.
• Πόροι: Απαιτούν λιγότερους πόρους συστήματος (μνήμη και χρόνο CPU) σε σύγκριση με τις εγγενείς νηματώσεις του OS για δημιουργία και εναλλαγή.
• Προγραμματισμός: Μη προληπτικός (συνεργατική πολυδιεργασία). Το νήμα πρέπει να παραιτηθεί ρητά από τον έλεγχο ώστε ένα άλλο πράσινο νήμα να μπορεί να εκτελεστεί.
• Παραλληλισμός: Λόγω του μη προληπτικού προγραμματισμού και της διαχείρισης στον χώρο χρήστη, τα πράσινα νήματα σε αυστηρό νόημα δεν υποστηρίζουν παράλληλη εκτέλεση σε πολυπύρηνους επεξεργαστές χωρίς πρόσθετους μηχανισμούς (π.χ., χρήση πολλαπλών διαδικασιών, καθεμία με τα δικά της πράσινα νήματα).

Στο Ruby, ειδικά σε παλαιότερες εκδόσεις (πριν από την 1.9) και με MRI (Matz's Ruby Interpreter), χρησιμοποιούνταν πράσινα νήματα. Αυτό οδηγούσε σε προβλήματα απόδοσης σε συστήματα πολλαπλών πυρήνων, καθώς μόνο ένα πράσινο νήμα μπορούσε να εκτελεστεί σε μια δεδομένη στιγμή, μπλοκαρισμένο από το Global Interpreter Lock (GIL). Σε νεότερες εκδόσεις MRI και εναλλακτικές υλοποιήσεις (JRuby, Rubinius), χρησιμοποιούνται εγγενή νήματα OS.

# Παράδειγμα χρήσης νημάτων σε Ruby (ανάλογα με την έκδοση και την υλοποίηση, μπορεί να είναι πράσινα ή εγγενή)
t1 = Thread.new do
  puts "Νήμα 1 ξεκίνησε"
  sleep(1)
  puts "Νήμα 1 τελείωσε"
end

t2 = Thread.new do
  puts "Νήμα 2 ξεκίνησε"
  sleep(1)
  puts "Νήμα 2 τελείωσε"
end

t1.join # Αναμονή για το τερματισμό του νήματος t1
t2.join # Αναμονή για το τερματισμό του νήματος t2

puts "Όλα τα νήματα τελείωσαν"

Σύγκριση πράσινων και εγγενών νημάτων:

Χαρακτηριστικό	Πράσινα νήματα	Εγγενή νήματα OS
Διαχείριση	Χώρος χρήστη	Πυρήνας OS
Δημιουργία/Μεταγωγή	Φθηνότερα	Ακριβότερα
Προγραμματισμός	Συνεργατικός (μη προληπτικός)	Προληπτικός
Παραλληλισμός	Περιορισμένος (ένας CPU) χωρίς μηχανισμούς	Πλήρης (πολλοί CPU)
Κλήσεις μπλοκαρίσματος	Μπλοκάρουν ολόκληρο τον διερμηνέα/διαδικασία	Μπλοκάρουν μόνο το τρέχον εγγενές νήμα

Στο σύγχρονο περιβάλλον Ruby (από την 1.9 και μετά MRI), τα Thread είναι εγγενή νήματα OS. Τα πράσινα νήματα, ως το κύριο μοντέλο παραλληλισμού, είναι πλέον σπάνια στο MRI, αλλά μπορούν να εμφανιστούν σε συγκεκριμένες βιβλιοθήκες ή εναλλακτικά runtimes.