Erlang:併發編程 (轉自莊周夢蝶)

Erlang中的process——進程是輕量級的,並且進程間無共享。查了很多資料,似乎沒人說清楚輕量級進程算是什麼概念,繼續查找中。。。閒話不提,進入併發編程的世界。本文算是學習筆記,也可以說是《Concurrent Programming in ERLANG》第五張的簡略翻譯。
1.進程的創建
    進程是一種自包含的、分隔的計算單元,並與其他進程併發運行在系統中,在進程間並沒有一個繼承體系,當然,應用開發者可以設計這樣一個繼承體系。
    進程的創建使用如下語法:

Pid = spawn(Module, FunctionName, ArgumentList)


spawn接受三個參數:模塊名,函數名以及參數列表,並返回一個代表創建的進程的標識符(Pid)。
如果在一個已知進程Pid1中執行:

Pid2 = spawn(Mod, Func, Args)

那麼,Pid2僅僅能被Pid1可見,Erlang系統的安全性就構建在限制進程擴展的基礎上。

2.進程間通信
    Erlang進程間的通信只能通過發送消息來實現,消息的發送使用!符號:

Pid ! Message

    其中Pid是接受消息的進程標記符,Message就是消息。接受方和消息可以是任何的有效的Erlang結構,只要他們的結果返回的是進程標記符和消息。
    消息的接受是使用receive關鍵字,語法如下:

receive
      Message1 [when Guard1] ->
          Actions1 ;
      Message2 [when Guard2] ->
          Actions2 ;

end


    每一個Erlang進程都有一個“郵箱”,所有發送到進程的消息都按照到達的順序存儲在“郵箱”裏,上面所示的消息Message1,Message2,當它們與“郵箱”裏的消息匹配,並且約束(Guard)通過,那麼相應的ActionN將執行,並且receive返回的是ActionN的最後一條執行語句的結果。Erlang對“郵箱”裏的消息匹配是有選擇性的,只有匹配的消息將被觸發相應的Action,而沒有匹配的消息將仍然保留在“郵箱”裏。這一機制保證了沒有消息會阻塞其他消息的到達。
    消息到達的順序並不決定消息的優先級,進程將輪流檢查“郵箱”裏的消息進行嘗試匹配。消息的優先級別下文再講。

    如何接受特定進程的消息呢?答案很簡單,將發送方(sender)也附送在消息當中,接收方通過模式匹配決定是否接受,比如:

Pid ! {self(),abc}

給進程Pid發送消息{self(),abc},利用self過程得到發送方作爲消息發送。然後接收方:

receive
  {Pid1,Msg} ->

end

通過模式匹配決定只有Pid1進程發送的消息才接受。

3.一些例子
    僅說明下書中計數的進程例子,我添加了簡單註釋:

-module(counter).
-compile(export_all).
% start()
,返回一個新進程,進程執行函數loop
start()->spawn(counter, loop,[
0]).
調用此操作遞增計數
increment(Counter)->
    Counter!increament.
返回當前計數值
value(Counter)->
    Counter!{self(),value},
    receive
        {Counter,Value}->
            
%返回給調用方
            Value
        end.
  
%停止計數      
 stop(Counter)->
     Counter!{self(),stop}.
 loop(Val)->
     receive
         
%接受不同的消息,決定返回結果
         increament->
             loop(Val+
1);
         {From,value}->
             From!{self(),Val},
             loop(Val);
         stop->
             true;
         
%不是以上3種消息,就繼續等待
         Other->
             loop(Val)
      end.   
             
                        
        


調用方式:

1> Counter1=counter:start().
<
0.30.0>
2> counter:value(Counter1).
0
3> counter:increment(Counter1).
increament
4> counter:value(Counter1).
1


基於進程的消息傳遞機制可以很容易地實現有限狀態機(FSM),狀態使用函數表示,而事件就是消息。具體不再展開

4.超時設置
    Erlang中的receive語法可以添加一個額外選項:timeout,類似:

receive
   Message1 [when Guard1] ->
     Actions1 ;
   Message2 [when Guard2] ->
     Actions2 ;
   

   after
      TimeOutExpr ->
         ActionsT
end


after之後的TimeOutExpr表達式返回一個整數time(毫秒級別),時間的精確程度依賴於Erlang在操作系統或者硬件的實現。如果在time毫秒內,沒有一個消息被選中,超時設置將生效,也就是ActionT將執行。time有兩個特殊值:
1)infinity(無窮大),infinity是一個atom,指定了超時設置將永遠不會被執行。
2) 0,超時如果設定爲0意味着超時設置將立刻執行,但是系統將首先嚐試當前“郵箱”裏的消息。

    超時的常見幾個應用,比如掛起當前進程多少毫秒:

sleep(Time) ->
  receive
    after 
Time ->
    true
end.

    比如清空進程的“郵箱”,丟棄“郵箱”裏的所有消息:
   

flush_buffer() ->
  receive
    AnyMessage ->
      flush_buffer()
  after 
0 ->
    true
end.

    將當前進程永遠掛起:

  suspend() ->
    receive
    after
        infinity ->
            true
    end.

    超時也可以應用於實現定時器,比如下面這個例子,創建一個進程,這個進程將在設定時間後向自己發送消息:

-module(timer).
-export([timeout/
2,cancel/1,timer/3]).
timeout(
TimeAlarm) ->
   spawn(timer, timer, [self(),
Time,Alarm]).
cancel(Timer) ->
   Timer ! {self(),cancel}.
timer(Pid, 
TimeAlarm) ->
   receive
    {Pid,cancel} ->
       true
   after 
Time ->
       Pid ! 
Alarm
end.


   
5、註冊進程
    爲了給進程發送消息,我們需要知道進程的Pid,但是在某些情況下:在一個很大系統裏面有很多的全局servers,或者爲了安全考慮需要隱藏進程Pid。爲了達到可以發送消息給一個不知道Pid的進程的目的,我們提供了註冊進程的辦法,給進程們註冊名字,這些名字必須是atom。
    基本的調用形式:

register(Name, Pid)
Name與進程Pid聯繫起來

unregister(Name)
取消Name與相應進程的對應關係。

whereis(Name)
返回Name所關聯的進程的Pid,如果沒有進程與之關聯,就返回atom:undefined

registered()
返回當前註冊的進程的名字列表


6.進程的優先級
設定進程的優先級可以使用BIFs:
process_flag(priority, Pri)

Pri可以是normal、low,默認都是normal
優先級高的進程將相對低的執行多一點。

7.進程組(process group)
    所有的ERLANG進程都有一個Pid與一個他們共有的稱爲Group Leader相關聯,當一個新的進程被創建的時候將被加入同一個進程組。最初的系統進程的Group Leader就是它自身,因此它也是所有被創建進程及子進程的Group Leader。這就意味着Erlang的進程被組織爲一棵Tree,其中的根節點就是第一個被創建的進程。下面的BIFs被用於操縱進程組:
group_leader()
返回執行進程的Group Leader的Pid
group_leader(Leader, Pid)
設置進程Pid的Group Leader爲進程的Leader

8.Erlang的進程模型很容易去構建Client-Server的模型,書中有一節專門討論了這一點,着重強調了接口的設計以及抽象層次的隔離問題,不翻譯了

 

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