莊周夢蝶

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          Erlang入門(二)—并發編程

          Posted on 2007-06-14 17:12 dennis 閱讀(7161) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: erlang
              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,繼續查找中。。。閑話不提,進入并發編程的世界。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,并與其他進程并發運行在系統中,在進程間并沒有一個繼承體系,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,并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)
          那么,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”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,那么相應的ActionN將執行,并且receive返回的是ActionN的最后一條執行語句的結果。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相應的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過程得到發送方作為消息發送。然后接收方:
          receive
            {Pid
          1,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,我添加了簡單注釋:
          -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

          基于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之后的TimeOutExpr表達式返回一個整數time(毫秒級別),時間的精確程度依賴于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,超時如果設定為0意味著超時設置將立刻執行,但是系統將首先嘗試當前“郵箱”里的消息。

              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”里的所有消息:
             
          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
          .
              超時也可以應用于實現定時器,比如下面這個例子,創建一個進程,這個進程將在設定時間后向自己發送消息:
          -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。
              基本的調用形式:
          register(Name, Pid)
          將Name與進程Pid聯系起來

          unregister(Name)
          取消Name與相應進程的對應關系。

          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()
          返回當前注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為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。這就意味著Erlang的進程被組織為一棵Tree,其中的根節點就是第一個被創建的進程。下面的BIFs被用于操縱進程組:
          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為進程的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,著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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