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Erlang入门(二)—并发编程

Posted on 2007-06-14 17:12 dennis 阅读(6947) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: erlang
    Erlang中的process——进程是轻量级的,并且进程间无共享。查了很多资料,似乎没人说清楚轻量级进程算是什么概念,继续查找中。。。闲话不提,进入并发编程的世界。本文算是学习笔记,也可以说是《Concurrent Programming in ERLANG》第五张的简略翻译。
1.进程的创建
    进程是一种自包含的、分隔的计算单元,并与其他进程并发运行在系统中,在进程间并没有一个继承体系,当然,应用开发者可以设计这样一个继承体系。
    进程的创建使用如下语法:
Pid = spawn(Module, FunctionName, ArgumentList)

spawn接受三个参数:模块名,函数名以及参数列表,并返回一个代表创建的进程的标识符(Pid)。
如果在一个已知进程Pid1中执行:
Pid2 = spawn(Mod, Func, Args)
那么,Pid2仅仅能被Pid1可见,Erlang系统的安全性就构建在限制进程扩展的基础上。

2.进程间通信
    Erlang进程间的通信只能通过发送消息来实现,消息的发送使用!符号:
Pid ! Message
    其中Pid是接受消息的进程标记符,Message就是消息。接受方和消息可以是任何的有效的Erlang结构,只要他们的结果返回的是进程标记符和消息。
    消息的接受是使用receive关键字,语法如下:
receive
      Message1 [when Guard1] 
->
          Actions1 ;
      Message2 [when Guard2] 
->
          Actions2 ;

end

    每一个Erlang进程都有一个“邮箱”,所有发送到进程的消息都按照到达的顺序存储在“邮箱”里,上面所示的消息Message1,Message2,当它们与“邮箱”里的消息匹配,并且约束(Guard)通过,那么相应的ActionN将执行,并且receive返回的是ActionN的最后一条执行语句的结果。Erlang对“邮箱”里的消息匹配是有选择性的,只有匹配的消息将被触发相应的Action,而没有匹配的消息将仍然保留在“邮箱”里。这一机制保证了没有消息会阻塞其他消息的到达。
    消息到达的顺序并不决定消息的优先级,进程将轮流检查“邮箱”里的消息进行尝试匹配。消息的优先级别下文再讲。

    如何接受特定进程的消息呢?答案很简单,将发送方(sender)也附送在消息当中,接收方通过模式匹配决定是否接受,比如:
Pid ! {self(),abc}
给进程Pid发送消息{self(),abc},利用self过程得到发送方作为消息发送。然后接收方:
receive
  {Pid
1,Msg} ->

end
通过模式匹配决定只有Pid1进程发送的消息才接受。

3.一些例子
    仅说明下书中计数的进程例子,我添加了简单注释:
-module(counter).
-compile(export_all).
% start(),返回一个新进程,进程执行函数loop
start()
->spawn(counter, loop,[0]).
% 调用此操作递增计数
increment(Counter)
->
    Counter
!increament.
% 返回当前计数值
value(Counter)
->
    Counter
!{self(),value},
    receive
        {Counter
,Value}->
            
%返回给调用方
            Value
        end
.
  
%停止计数      
 stop(Counter)
->
     Counter
!{self(),stop}.
 loop(Val)
->
     receive
         
%接受不同的消息,决定返回结果
         increament
->
             loop(Val
+1);
         {From
,value}->
             From
!{self(),Val},
             loop(Val);
         stop
->
             true;
         
%不是以上3种消息,就继续等待
         Other
->
             loop(Val)
      end
.   
             
                        
        


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

基于进程的消息传递机制可以很容易地实现有限状态机(FSM),状态使用函数表示,而事件就是消息。具体不再展开

4.超时设置
    Erlang中的receive语法可以添加一个额外选项:timeout,类似:
receive
   Message1 [when Guard1] 
->
     Actions1 ;
   Message2 [when Guard2] 
->
     Actions2 ;
   

   after
      TimeOutExpr 
->
         ActionsT
end

after之后的TimeOutExpr表达式返回一个整数time(毫秒级别),时间的精确程度依赖于Erlang在操作系统或者硬件的实现。如果在time毫秒内,没有一个消息被选中,超时设置将生效,也就是ActionT将执行。time有两个特殊值:
1)infinity(无穷大),infinity是一个atom,指定了超时设置将永远不会被执行。
2) 0,超时如果设定为0意味着超时设置将立刻执行,但是系统将首先尝试当前“邮箱”里的消息。

    超时的常见几个应用,比如挂起当前进程多少毫秒:
sleep(Time->
  receive
    after 
Time ->
    true
end
.
    比如清空进程的“邮箱”,丢弃“邮箱”里的所有消息:
   
flush_buffer() ->
  receive
    AnyMessage 
->
      flush_buffer()
  after 
0 ->
    true
end
.
    将当前进程永远挂起:
  suspend() ->
    receive
    after
        infinity 
->
            true
    end
.
    超时也可以应用于实现定时器,比如下面这个例子,创建一个进程,这个进程将在设定时间后向自己发送消息:
-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、注册进程
    为了给进程发送消息,我们需要知道进程的Pid,但是在某些情况下:在一个很大系统里面有很多的全局servers,或者为了安全考虑需要隐藏进程Pid。为了达到可以发送消息给一个不知道Pid的进程的目的,我们提供了注册进程的办法,给进程们注册名字,这些名字必须是atom。
    基本的调用形式:
register(Name, Pid)
将Name与进程Pid联系起来

unregister(Name)
取消Name与相应进程的对应关系。

whereis(Name)
返回Name所关联的进程的Pid,如果没有进程与之关联,就返回atom
:undefined

registered()
返回当前注册的进程的名字列表

6.进程的优先级
设定进程的优先级可以使用BIFs:
process_flag(priority, Pri)

Pri可以是normal、low,默认都是normal
优先级高的进程将相对低的执行多一点。

7.进程组(process group)
    所有的ERLANG进程都有一个Pid与一个他们共有的称为Group Leader相关联,当一个新的进程被创建的时候将被加入同一个进程组。最初的系统进程的Group Leader就是它自身,因此它也是所有被创建进程及子进程的Group Leader。这就意味着Erlang的进程被组织为一棵Tree,其中的根节点就是第一个被创建的进程。下面的BIFs被用于操纵进程组:
group_leader()
返回执行进程的Group Leader的Pid
group_leader(Leader, Pid)
设置进程Pid的Group Leader为进程的Leader

8.Erlang的进程模型很容易去构建Client-Server的模型,书中有一节专门讨论了这一点,着重强调了接口的设计以及抽象层次的隔离问题,不翻译了。


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