Erlang并发编程介绍

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

  {Pid1,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。