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Erlang并發(fā)編程介紹

更新時間：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,本文講解了進程的創(chuàng)建、進程間通信、超時設(shè)置以及給出代碼實例,需要的朋友可以參考下

Erlang中的process——進程是輕量級的，并且進程間無共享。查了很多資料，似乎沒人說清楚輕量級進程算是什么概念，繼續(xù)查找中。。。閑話不提，進入并發(fā)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(chuàng)建

進程是一種自包含的、分隔的計算單元，并與其他進程并發(fā)運行在系統(tǒng)中，在進程間并沒有一個繼承體系，當然，應(yīng)用開發(fā)者可以設(shè)計這樣一個繼承體系。
進程的創(chuàng)建使用如下語法：

復制代碼代碼如下:

Pid = spawn(Module, FunctionName, ArgumentList)

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

復制代碼代碼如下:

Pid2 = spawn(Mod, Func, Args)

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

2.進程間通信

Erlang進程間的通信只能通過發(fā)送消息來實現(xiàn)，消息的發(fā)送使用!符號：

復制代碼代碼如下:

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(jié)構(gòu)，只要他們的結(jié)果返回的是進程標記符和消息。
消息的接受是使用receive關(guān)鍵字，語法如下：

復制代碼代碼如下:

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(fā)送到進程的消息都按照到達的順序存儲在“郵箱”里，上面所示的消息Message1,Message2，當它們與“郵箱”里的消息匹配，并且約束（Guard）通過，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)行語句的結(jié)果。Erlang對“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，而沒有匹配的消息將仍然保留在“郵箱”里。這一機制保證了沒有消息會阻塞其他消息的到達。
消息到達的順序并不決定消息的優(yōu)先級，進程將輪流檢查“郵箱”里的消息進行嘗試匹配。消息的優(yōu)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(fā)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：

復制代碼代碼如下:

Pid ! {self(),abc}

給進程Pid發(fā)送消息{self(),abc}，利用self過程得到發(fā)送方作為消息發(fā)送。然后接收方：

復制代碼代碼如下:

receive
{Pid1,Msg} ->

end

通過模式匹配決定只有Pid1進程發(fā)送的消息才接受。

3.一些例子
僅說明下書中計數(shù)的進程例子,我添加了簡單注釋：

復制代碼代碼如下:

-module(counter).

-compile(export_all).

% start()，返回一個新進程，進程執(zhí)行函數(shù)loop

start()->spawn(counter, loop,[0]).

% 調(diào)用此操作遞增計數(shù)

increment(Counter)->

    Counter!increament.

% 返回當前計數(shù)值

value(Counter)->

    Counter!{self(),value},

    receive

        {Counter,Value}->

            %返回給調(diào)用方

            Value

        end.

  %停止計數(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

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

4.超時設(shè)置

Erlang中的receive語法可以添加一個額外選項：timeout，類似：

復制代碼代碼如下:

receive

   Message1 [when Guard1] ->

     Actions1 ;

   Message2 [when Guard2] ->

     Actions2 ;

   after

      TimeOutExpr ->

         ActionsT

end

after之后的TimeOutExpr表達式返回一個整數(shù)time（毫秒級別），時間的精確程度依賴于Erlang在操作系統(tǒng)或者硬件的實現(xiàn)。如果在time毫秒內(nèi)，沒有一個消息被選中，超時設(shè)置將生效，也就是ActionT將執(zhí)行。time有兩個特殊值：

1)infinity(無窮大)，infinity是一個atom，指定了超時設(shè)置將永遠不會被執(zhí)行。
2) 0，超時如果設(shè)定為0意味著超時設(shè)置將立刻執(zhí)行，但是系統(tǒng)將首先嘗試當前“郵箱”里的消息。

超時的常見幾個應(yīng)用，比如掛起當前進程多少毫秒：

復制代碼代碼如下:

sleep(Time) ->

  receive

    after Time ->

    true

end.

比如清空進程的“郵箱”,丟棄“郵箱”里的所有消息：

復制代碼代碼如下:

  
flush_buffer() ->

  receive

    AnyMessage ->

      flush_buffer()

  after 0 ->

    true

end.

將當前進程永遠掛起：

復制代碼代碼如下:

  suspend() ->

    receive

    after

        infinity ->

            true

    end.

超時也可以應(yīng)用于實現(xiàn)定時器，比如下面這個例子，創(chuàng)建一個進程，這個進程將在設(shè)定時間后向自己發(fā)送消息：

復制代碼代碼如下:

-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、注冊進程
為了給進程發(fā)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(tǒng)里面有很多的全局servers，或者為了安全考慮需要隱藏進程Pid。為了達到可以發(fā)送消息給一個不知道Pid的進程的目的，我們提供了注冊進程的辦法，給進程們注冊名字，這些名字必須是atom。
基本的調(diào)用形式：

復制代碼代碼如下:

register(Name, Pid)

將Name與進程Pid聯(lián)系起來

復制代碼代碼如下:

unregister(Name)

取消Name與相應(yīng)進程的對應(yīng)關(guān)系。

復制代碼代碼如下:

whereis(Name)

返回Name所關(guān)聯(lián)的進程的Pid，如果沒有進程與之關(guān)聯(lián)，就返回atom:undefined

復制代碼代碼如下:

registered()

返回當前注冊的進程的名字列表

6.進程的優(yōu)先級

設(shè)定進程的優(yōu)先級可以使用BIFs:

復制代碼代碼如下:

process_flag(priority, Pri)

Pri可以是normal、low,默認都是normal
優(yōu)先級高的進程將相對低的執(zhí)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為Group Leader相關(guān)聯(lián)，當一個新的進程被創(chuàng)建的時候?qū)⒈患尤胪粋€進程組。最初的系統(tǒng)進程的Group Leader就是它自身，因此它也是所有被創(chuàng)建進程及子進程的Group Leader。這就意味著Erlang的進程被組織為一棵Tree，其中的根節(jié)點就是第一個被創(chuàng)建的進程。下面的BIFs被用于操縱進程組：

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

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

8.Erlang的進程模型很容易去構(gòu)建Client-Server的模型，書中有一節(jié)專門討論了這一點，著重強調(diào)了接口的設(shè)計以及抽象層次的隔離問題，不翻譯了。