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Erlang并發(fā)編程介紹

 更新時(shí)間:2015年01月07日 08:55:30   投稿:junjie  
這篇文章主要介紹了Erlang并發(fā)編程介紹,本文講解了進(jìn)程的創(chuàng)建 、進(jìn)程間通信、超時(shí)設(shè)置以及給出代碼實(shí)例,需要的朋友可以參考下

Erlang中的process——進(jìn)程是輕量級(jí)的,并且進(jìn)程間無(wú)共享。查了很多資料,似乎沒(méi)人說(shuō)清楚輕量級(jí)進(jìn)程算是什么概念,繼續(xù)查找中。。。閑話不提,進(jìn)入并發(fā)編程的世界。本文算是學(xué)習(xí)筆記,也可以說(shuō)是《Concurrent Programming in ERLANG》第五張的簡(jiǎn)略翻譯。

1.進(jìn)程的創(chuàng)建

    進(jìn)程是一種自包含的、分隔的計(jì)算單元,并與其他進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行在系統(tǒng)中,在進(jìn)程間并沒(méi)有一個(gè)繼承體系,當(dāng)然,應(yīng)用開(kāi)發(fā)者可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)繼承體系。
    進(jìn)程的創(chuàng)建使用如下語(yǔ)法:

復(fù)制代碼 代碼如下:

Pid = spawn(Module, FunctionName, ArgumentList)

spawn接受三個(gè)參數(shù):模塊名,函數(shù)名以及參數(shù)列表,并返回一個(gè)代表創(chuàng)建的進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符(Pid)。
如果在一個(gè)已知進(jìn)程Pid1中執(zhí)行:
復(fù)制代碼 代碼如下:

Pid2 = spawn(Mod, Func, Args)

那么,Pid2僅僅能被Pid1可見(jiàn),Erlang系統(tǒng)的安全性就構(gòu)建在限制進(jìn)程擴(kuò)展的基礎(chǔ)上。

2.進(jìn)程間通信

    Erlang進(jìn)程間的通信只能通過(guò)發(fā)送消息來(lái)實(shí)現(xiàn),消息的發(fā)送使用!符號(hào):

復(fù)制代碼 代碼如下:

Pid ! Message

    其中Pid是接受消息的進(jìn)程標(biāo)記符,Message就是消息。接受方和消息可以是任何的有效的Erlang結(jié)構(gòu),只要他們的結(jié)果返回的是進(jìn)程標(biāo)記符和消息。
    消息的接受是使用receive關(guān)鍵字,語(yǔ)法如下:
 
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

end

    每一個(gè)Erlang進(jìn)程都有一個(gè)“郵箱”,所有發(fā)送到進(jìn)程的消息都按照到達(dá)的順序存儲(chǔ)在“郵箱”里,上面所示的消息Message1,Message2,當(dāng)它們與“郵箱”里的消息匹配,并且約束(Guard)通過(guò),那么相應(yīng)的ActionN將執(zhí)行,并且receive返回的是ActionN的最后一條執(zhí)行語(yǔ)句的結(jié)果。Erlang對(duì)“郵箱”里的消息匹配是有選擇性的,只有匹配的消息將被觸發(fā)相應(yīng)的Action,而沒(méi)有匹配的消息將仍然保留在“郵箱”里。這一機(jī)制保證了沒(méi)有消息會(huì)阻塞其他消息的到達(dá)。
    消息到達(dá)的順序并不決定消息的優(yōu)先級(jí),進(jìn)程將輪流檢查“郵箱”里的消息進(jìn)行嘗試匹配。消息的優(yōu)先級(jí)別下文再講。

    如何接受特定進(jìn)程的消息呢?答案很簡(jiǎn)單,將發(fā)送方(sender)也附送在消息當(dāng)中,接收方通過(guò)模式匹配決定是否接受,比如:
 

復(fù)制代碼 代碼如下:

Pid ! {self(),abc}

給進(jìn)程Pid發(fā)送消息{self(),abc},利用self過(guò)程得到發(fā)送方作為消息發(fā)送。然后接收方:
復(fù)制代碼 代碼如下:

receive
  {Pid1,Msg} ->

end


通過(guò)模式匹配決定只有Pid1進(jìn)程發(fā)送的消息才接受。

3.一些例子
    僅說(shuō)明下書(shū)中計(jì)數(shù)的進(jìn)程例子,我添加了簡(jiǎn)單注釋?zhuān)?br />

復(fù)制代碼 代碼如下:

-module(counter).
-compile(export_all).
% start(),返回一個(gè)新進(jìn)程,進(jìn)程執(zhí)行函數(shù)loop
start()->spawn(counter, loop,[0]).
% 調(diào)用此操作遞增計(jì)數(shù)
increment(Counter)->
    Counter!increament.
% 返回當(dāng)前計(jì)數(shù)值
value(Counter)->
    Counter!{self(),value},
    receive
        {Counter,Value}->
            %返回給調(diào)用方
            Value
        end.
  %停止計(jì)數(shù)     
 stop(Counter)->
     Counter!{self(),stop}.
 loop(Val)->
     receive
         %接受不同的消息,決定返回結(jié)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(xù)等待
         Other->
             loop(Val)
      end.  


調(diào)用方式:

復(fù)制代碼 代碼如下:

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

基于進(jìn)程的消息傳遞機(jī)制可以很容易地實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)(FSM),狀態(tài)使用函數(shù)表示,而事件就是消息。具體不再展開(kāi)

4.超時(shí)設(shè)置

    Erlang中的receive語(yǔ)法可以添加一個(gè)額外選項(xiàng):timeout,類(lèi)似:

復(fù)制代碼 代碼如下:

receive
   Message1 [when Guard1] ->
     Actions1 ;
   Message2 [when Guard2] ->
     Actions2 ;
  
   after
      TimeOutExpr ->
         ActionsT
end

after之后的TimeOutExpr表達(dá)式返回一個(gè)整數(shù)time(毫秒級(jí)別),時(shí)間的精確程度依賴于Erlang在操作系統(tǒng)或者硬件的實(shí)現(xiàn)。如果在time毫秒內(nèi),沒(méi)有一個(gè)消息被選中,超時(shí)設(shè)置將生效,也就是ActionT將執(zhí)行。time有兩個(gè)特殊值:

1)infinity(無(wú)窮大),infinity是一個(gè)atom,指定了超時(shí)設(shè)置將永遠(yuǎn)不會(huì)被執(zhí)行。
2) 0,超時(shí)如果設(shè)定為0意味著超時(shí)設(shè)置將立刻執(zhí)行,但是系統(tǒng)將首先嘗試當(dāng)前“郵箱”里的消息。

超時(shí)的常見(jiàn)幾個(gè)應(yīng)用,比如掛起當(dāng)前進(jìn)程多少毫秒:

復(fù)制代碼 代碼如下:

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

  比如清空進(jìn)程的“郵箱”,丟棄“郵箱”里的所有消息:
 

復(fù)制代碼 代碼如下:
 
flush_buffer() ->
  receive
    AnyMessage ->
      flush_buffer()
  after 0 ->
    true
end.

    將當(dāng)前進(jìn)程永遠(yuǎn)掛起:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

    超時(shí)也可以應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)器,比如下面這個(gè)例子,創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程,這個(gè)進(jìn)程將在設(shè)定時(shí)間后向自己發(fā)送消息:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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

5、注冊(cè)進(jìn)程
    為了給進(jìn)程發(fā)送消息,我們需要知道進(jìn)程的Pid,但是在某些情況下:在一個(gè)很大系統(tǒng)里面有很多的全局servers,或者為了安全考慮需要隱藏進(jìn)程Pid。為了達(dá)到可以發(fā)送消息給一個(gè)不知道Pid的進(jìn)程的目的,我們提供了注冊(cè)進(jìn)程的辦法,給進(jìn)程們注冊(cè)名字,這些名字必須是atom。
    基本的調(diào)用形式:

復(fù)制代碼 代碼如下:

register(Name, Pid)

將Name與進(jìn)程Pid聯(lián)系起來(lái)
復(fù)制代碼 代碼如下:

unregister(Name)

取消Name與相應(yīng)進(jìn)程的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
復(fù)制代碼 代碼如下:

whereis(Name)

返回Name所關(guān)聯(lián)的進(jìn)程的Pid,如果沒(méi)有進(jìn)程與之關(guān)聯(lián),就返回atom:undefined
復(fù)制代碼 代碼如下:

registered()

返回當(dāng)前注冊(cè)的進(jìn)程的名字列表

6.進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)

設(shè)定進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)可以使用BIFs:

復(fù)制代碼 代碼如下:

process_flag(priority, Pri)

Pri可以是normal、low,默認(rèn)都是normal
優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程將相對(duì)低的執(zhí)行多一點(diǎn)。

7.進(jìn)程組(process group)
    所有的ERLANG進(jìn)程都有一個(gè)Pid與一個(gè)他們共有的稱(chēng)為Group Leader相關(guān)聯(lián),當(dāng)一個(gè)新的進(jìn)程被創(chuàng)建的時(shí)候?qū)⒈患尤胪粋€(gè)進(jìn)程組。最初的系統(tǒng)進(jìn)程的Group Leader就是它自身,因此它也是所有被創(chuàng)建進(jìn)程及子進(jìn)程的Group Leader。這就意味著Erlang的進(jìn)程被組織為一棵Tree,其中的根節(jié)點(diǎn)就是第一個(gè)被創(chuàng)建的進(jìn)程。下面的BIFs被用于操縱進(jìn)程組:

group_leader()
返回執(zhí)行進(jìn)程的Group Leader的Pid

group_leader(Leader, Pid)
設(shè)置進(jìn)程Pid的Group Leader為進(jìn)程的Leader

8.Erlang的進(jìn)程模型很容易去構(gòu)建Client-Server的模型,書(shū)中有一節(jié)專(zhuān)門(mén)討論了這一點(diǎn),著重強(qiáng)調(diào)了接口的設(shè)計(jì)以及抽象層次的隔離問(wèn)題,不翻譯了。

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