克雷西 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

30周年之際，Ruby語(yǔ)言帶著全新的4.0版本，給開發(fā)者送上了年終大禮。

增隔離命名空間新的JIT編譯器，還有重設(shè)計(jì)的Ractor API，這款開源語(yǔ)言迎來(lái)一系列更新。

Ruby是一種開源的面向?qū)ο竽_本語(yǔ)言，在20世紀(jì)90年代由日本人松本行弘開發(fā)，遵守GPL協(xié)議和Ruby License。

其主要特性就是簡(jiǎn)單快捷，變量沒(méi)有類型、任何東西都有值，不需要注釋就可以讀懂。

對(duì)于這次更新，網(wǎng)友們給予了高度評(píng)價(jià)，表示要是沒(méi)有Ruby更新，連圣誕節(jié)都不完整了。

那么，30歲的Ruby，這次都迎來(lái)了哪些更新呢？

全新編譯器ZJIT

Ruby 4.0中，Rails at Scale團(tuán)隊(duì)正式推出了名為ZJIT的全新即時(shí)編譯器（Just-In-Time Compiler）。

這是一種一種傳統(tǒng)的方法級(jí)編譯器，核心架構(gòu)采用了靜態(tài)單賦值（SSA，Static Single Assignment）形式的中間表示，旨在突破現(xiàn)有YJIT編譯器的性能上限。

傳統(tǒng)的Ruby解釋器是逐行執(zhí)行代碼，效率較低，而JIT編譯器則是將熱點(diǎn)代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼。

其中，YJIT的設(shè)計(jì)理念聚焦于局部，它將編譯視域限制在微小的基本塊（Basic Block）中。

這種策略雖然能快速生成機(jī)器碼并降低內(nèi)存占用，但由于缺乏對(duì)代碼整體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，難以進(jìn)行跨越整個(gè)方法的全局優(yōu)化。

相對(duì)而言，ZJIT引入了SSA中間表示技術(shù)。在這種架構(gòu)下，編譯器會(huì)分析完整的方法體并構(gòu)建全局?jǐn)?shù)據(jù)流圖，確保每個(gè)變量在邏輯上僅被賦值一次。

這種全局分析能力賦予了ZJIT執(zhí)行常量折疊（在編譯期直接計(jì)算固定結(jié)果）和死代碼消除（移除無(wú)效計(jì)算步驟）等深度優(yōu)化的潛力，這些都是YJIT受限于架構(gòu)而難以高效實(shí)現(xiàn)的。

在處理Ruby的動(dòng)態(tài)類型特性時(shí)，兩者也采用了截然不同的路徑。

YJIT傾向于通過(guò)版本化機(jī)制保留多條代碼路徑以適應(yīng)不同的變量類型。

ZJIT則采用了側(cè)向退出（Side-exits）機(jī)制。

它會(huì)基于當(dāng)前類型穩(wěn)定的假設(shè)生成單一且激進(jìn)優(yōu)化的機(jī)器碼，一旦運(yùn)行時(shí)檢測(cè)到變量類型不再符合預(yù)期（例如整數(shù)變?yōu)樽址绦驎?huì)立即觸發(fā)側(cè)向退出，終止當(dāng)前優(yōu)化代碼的執(zhí)行并安全回退到解釋器。

這種機(jī)制允許編譯器在假設(shè)成立的前提下剝離大量冗余檢查。

盡管ZJIT目前的綜合性能尚未完全超越成熟的YJIT，但其基于SSA的嚴(yán)謹(jǐn)架構(gòu)可以突破局部?jī)?yōu)化帶來(lái)的瓶頸，為Ruby在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的代碼分析和更高的峰值性能奠定了基礎(chǔ)。

隔離命名空間Ruby::Box

Ruby::Box是一個(gè)專門用于隔離代碼執(zhí)行環(huán)境的容器類，目的是解決長(zhǎng)期困擾Ruby開發(fā)者的“全局污染”問(wèn)題，并為構(gòu)建更安全、模塊化的應(yīng)用提供原生支持。

這涉及到Ruby的一個(gè)核心特性——開放類（Open Class）。

在傳統(tǒng)的Ruby環(huán)境中，任何代碼都可以隨時(shí)修改系統(tǒng)內(nèi)置的類（例如給String類添加新方法），這種行為被稱為“猴子補(bǔ)丁”（Monkey Patching）。

雖然這種特性賦予了語(yǔ)言極大的靈活性，但在大型項(xiàng)目中，如果不同的第三方庫(kù)同時(shí)修改了同一個(gè)類，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的命名沖突。

Ruby::Box通過(guò)徹底的命名空間隔離（Namespace Isolation）解決了這一難題。

當(dāng)代碼在某個(gè)Box中運(yùn)行時(shí)，它對(duì)內(nèi)置類的修改、定義的全局變量或頂層常量，都被嚴(yán)格限制在當(dāng)前Box的內(nèi)部作用域中，完全不會(huì)“泄漏”到外部環(huán)境或其他Box中。

從架構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，Ruby::Box被定義為Module的子類，這意味著它本質(zhì)上也是一種模塊。

在Ruby4.0的運(yùn)行模型中，所有的用戶主程序默認(rèn)運(yùn)行在名為“main”的Box中。而當(dāng)開發(fā)者通過(guò)Ruby::Box.new創(chuàng)建新的隔離環(huán)境時(shí)，系統(tǒng)會(huì)基于包含最原始、純凈Ruby環(huán)境的“root”Box進(jìn)行復(fù)制。

為了確保高性能，這一過(guò)程采用了寫時(shí)復(fù)制（Copy-on-Write）技術(shù)，這使得創(chuàng)建新Box的內(nèi)存開銷極低，同時(shí)保證了各個(gè)環(huán)境之間的獨(dú)立性。

此外，Ruby::Box還提供了文件級(jí)的作用域控制能力。通常情況下，一個(gè).rb文件的加載和執(zhí)行可以被限定在一個(gè)單一的Box中，這意味著該文件內(nèi)的所有方法定義和常量解析都在該Box的上下文中完成。

這對(duì)于開發(fā)插件系統(tǒng)、多租戶應(yīng)用或者需要運(yùn)行不可信代碼（沙箱環(huán)境）的場(chǎng)景具有革命性意義。它允許開發(fā)者在保留Ruby動(dòng)態(tài)特性的前提下，構(gòu)建出更加健壯、安全且易于維護(hù)的系統(tǒng)架構(gòu)。

重設(shè)計(jì)的Ractor API

在Ruby4.0的更新中，為了解決Ruby3.x時(shí)代Ractor通信中存在的“多路通信混亂”和“消息竊取”等諸多痛點(diǎn)，Ractor API也迎來(lái)了一次重大的重構(gòu)。

其核心在于引入了Ractor::Port機(jī)制，讓并行編程變得更加直觀和安全。

在早期版本中，Ractor主要依賴“推”（Push）和“拉”（Pull）兩種模式。當(dāng)多個(gè)Ractor向同一個(gè)目標(biāo)發(fā)送消息時(shí)，接收方往往難以分辨消息的來(lái)源，就像所有信件都被塞進(jìn)了一個(gè)沒(méi)有標(biāo)簽的公共郵箱。

而在新版設(shè)計(jì)中，Ractor::Port充當(dāng)了專用信道的角色，任何人都可以向這個(gè)端口發(fā)送消息，但只有端口的創(chuàng)建者才有權(quán)從里面取出消息。這種“多對(duì)一”的單向通道設(shè)計(jì)，完美契合了Actor模型的語(yǔ)義。

具體的改進(jìn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

首先是消息的定向投遞與安全性。通過(guò)Ractor::Port，消息不再是廣播式的混亂投遞，而是精準(zhǔn)地發(fā)送到指定的端口。這徹底杜絕了“消息竊取”現(xiàn)象，即A模塊發(fā)送的消息意外被B模塊的接收函數(shù)截獲。

其次是摒棄了復(fù)雜的同步原語(yǔ)。新版本廢棄了Ractor.yield和Ractor#take等容易引發(fā)死鎖和競(jìng)爭(zhēng)條件的舊方法，轉(zhuǎn)而使用更清晰的Ractor#send配合端口機(jī)制。

同時(shí)，為了處理Ractor的生命周期，引入了與線程類似的Ractor#join（等待結(jié)束）和Ractor#value（獲取返回值）方法。

特別是Ractor#value，它設(shè)計(jì)為只能被一個(gè)Ractor調(diào)用一次，這種限制允許系統(tǒng)在不復(fù)制對(duì)象的情況下安全地傳遞返回值，極大地提升了效率。

最后是高效的多路復(fù)用。新的Ractor.select方法經(jīng)過(guò)重寫，現(xiàn)在支持同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)Ractor::Port。

當(dāng)任何一個(gè)端口收到消息時(shí)，select會(huì)立即返回該端口和對(duì)應(yīng)的消息。這比傳統(tǒng)的輪詢機(jī)制要高效得多，并且解決了過(guò)去在復(fù)雜并發(fā)場(chǎng)景下難以協(xié)調(diào)多個(gè)數(shù)據(jù)源的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，Ractor::Port的引入通過(guò)更輕量級(jí)的實(shí)現(xiàn)和更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄐ牌跫s，為Ruby開發(fā)者提供了一套既符合直覺(jué)又具備高性能的并發(fā)工具箱。

其他更新

除了上面三個(gè)比較大的方面，這次Ruby 4.0還有一系列其他更新：

• 語(yǔ)法更符合直覺(jué)：邏輯運(yùn)算符現(xiàn)在可以寫在換行后的行首，不再?gòu)?qiáng)制要求放在上一行行末；
• 核心庫(kù)“轉(zhuǎn)正”：Set和Pathname從標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)升級(jí)為核心庫(kù)，開發(fā)者無(wú)需再手動(dòng)編寫require語(yǔ)句；
• 調(diào)試體驗(yàn)升級(jí)：當(dāng)發(fā)生參數(shù)傳遞錯(cuò)誤時(shí)，ErrorHighlight功能現(xiàn)在不僅會(huì)高亮顯示“調(diào)用出錯(cuò)”的代碼行，還會(huì)同時(shí)顯示“方法定義”的代碼行，方便開發(fā)者快速對(duì)照排查；
• 緊跟Unicode標(biāo)準(zhǔn)：完整支持Unicode17.0標(biāo)準(zhǔn)，能原生識(shí)別和處理最新的Emoji17.0表情符號(hào)；
• 更嚴(yán)格的空值檢查：為了防止空值意外轉(zhuǎn)換成空數(shù)組從而掩蓋代碼邏輯中的Bug，nil對(duì)象不再響應(yīng)to_a方法；
• 性能底層優(yōu)化：Class.new（創(chuàng)建新類）的速度在所有場(chǎng)景下都得到了顯著提升；垃圾回收機(jī)制（GC）現(xiàn)在能獨(dú)立管理不同大小的內(nèi)存池，有效降低了內(nèi)存占用；
• 更靈活的數(shù)組查詢：Array類新增了rfind方法，可以高效地從數(shù)組末尾開始向前查找符合條件的元素；
• 自定義對(duì)象展示：Kernel#inspect方法新增了定制功能，開發(fā)者可以通過(guò)定義instance_variables_to_inspect來(lái)決定在打印對(duì)象調(diào)試信息時(shí)顯示哪些變量，避免輸出過(guò)多無(wú)關(guān)信息。

那么，你覺(jué)得更新后的Ruby，有沒(méi)有更好用呢？

[1]https://www.ruby-lang.org/en/news/2025/12/25/ruby-4-0-0-released/
[2]https://docs.ruby-lang.org/en/master/Ruby/Box.html
[3]https://railsatscale.com/2025-12-24-launch-zjit/
[4]https://dev.to/ko1/ractorport-revamping-the-ractor-api-98