进程
Elixir中的进程不能和操作系统中的进程搞混。Elixir中的进程在内存和CPU占用上是极致的轻量级(不像其他编程语言中的线程)。因此,同时运行数万甚至数十万的进程也就不足为奇。
本章,我们将学习用于生成进程的基础结构,还有在进程间收发信息。
spawn
生成进程的基础机制就是已经自动导入了的spawn/1
函数:
iex> spawn fn -> 1 + 2 end
#PID<0.43.0>
spawn/1
会将一个函数放到另一个进程中执行.
注意spawn/1
返回了一个PID(进程标识).这时,你生成的进程已经濒死了.生成的进程会在执行完给定函数后退出:
iex> pid = spawn fn -> 1 + 2 end
#PID<0.44.0>
iex> Process.alive?(pid)
false
我们可以通过self/0
获取当前进程的PID:
iex> self()
#PID<0.41.0>
iex> Process.alive?(self())
true
在我们能够收发信息后,进程会变得有趣得多.
send
和receive
我们可以用send/2
发送信息给进程,并用receiver/1
接收:
iex> send self(), {:hello, "world"}
{:hello, "world"}
iex> receive do
...> {:hello, msg} -> msg
...> {:world, msg} -> "won't match"
...> end
"world"
当一个信息传送至进程,它被存放在进程的邮箱中.receive/1
块会进入当前进程的邮箱,搜索是否有能模式匹配成功的信息.receive/1
支持卫语句和多从句,例如case/2
.
iex> receive do
...> {:hello, msg} -> msg
...> after
...> 1_000 -> "nothing after 1s"
...> end
"nothing after 1s"
如果你想要的是已经在邮箱中的信息,可以将时限设置为0.
让我们使用这些来在进程间通信:
当在用户界面中时,你会发现flush/0
助手非常有用.它会刷新并打印邮箱中的所有信息.
iex> send self(), :hello
:hello
iex> flush()
:hello
链接
Elixir中最常用的生成方式就是spawn_link/1
.在我们展示spawn_link/1
的例子之前,先看看当进程失败时会发生什么:
iex> spawn fn -> raise "oops" end
[error] Process #PID<0.58.00> raised an exception
** (RuntimeError) oops
:erlang.apply/2
仅仅是记录了错误,进程依然能够被生成.这是因为进程之间是独立的.如果我们希望一个进程的失败影响到其它进程,我们就需要链接它们.使用spawn_link/1
:
iex> spawn_link fn -> raise "oops" end
#PID<0.41.0>
** (EXIT from #PID<0.41.0>) an exception was raised:
** (RuntimeError) oops
:erlang.apply/2
当壳中发生了一个错误,壳会自动捕获这个错误并以良好的格式展示出来.为了理解我们的代码中究竟发生了什么,让我们在文件中来使用spawn_link/1
并运行它:
# spawn.exs
spawn_link fn -> raise "oops" end
receive do
:hello -> "let's wait until the process fails"
end
$ elixir spawn.exs
** (EXIT from #PID<0.47.0>) an exception was raised:
** (RuntimeError) oops
spawn.exs:1: anonymous fn/0 in :elixir_compiler_0.__FILE__/1
这一次进程失败了并且关闭了它所链接的父进程.我们也可以通过调用Process.link/1
来手工链接进程.我们建议你查看一下Process
模块,其中有进程的其他功能.
进程和链接在创建可容错系统中扮演着重要角色.在Elixir应用中,我们经常将进程和管理者链接起来,管理者的作用是监督这块区域中进程的生死.进程间是独立的且默认不分享任何东西,所以它们不会毁坏或影响其它进程.
不同于其它语言要求我们捕捉/处理异常,在Elixir中我们可以任由进程失败,因为我们期望管理者能合适地重启我们的系统.”快速失败”是编写Elixir软件时的一条守则.
spawn/1
和spawn_link/1
是Elixir里用于创建进程的最原始的方法.尽管我们目前只用过它们,但大多数时候我们将抽象地在它们的上层操作.让我们来看看最常用的方式—任务.
任务
与spawn/1
和spawn_link/1
不同的是,我们用Task.start/1
和Task.start_link/1
时会返回{:ok, pid}
,而不是只有PID.这使得任务可以被用于管理者树上.Task
提供了诸如Task.async/1
和Task.await/1
这样的便捷函数,以及缓解分布性的功能.
我们将在Mix和OTP介绍中探索这些功能,现在只需要记住任务提供了更好的错误报告.
状态
目前我们还没有讲过状态.如果你的应用需要状态,比如说,来保存你的应用设置,或你需要解读一个文件并保存在内存中,你该如何存放它们?
最通常的答案是进程.我们可以编写一个无限循环的进程来保存状态,收发信息.例如,让我们来编写一个模块,内容是开启一个像键值对一样运作的进程,存放在kv.exs
文件中:
defmodule KV do
def start_link do
Task.start_link(fn -> loop(%{}) end)
end
defp loop(map) do
receive do
{:get, key, caller} ->
send caller, Map.get(map, key)
loop(Map.put(map, key, value))
end
end
end
注意start_link
函数开启了一个运行loop/1
函数的新进程,参数是一个空映射.loop/1
函数等待着信息,并且对每个信息做出合适的反应.当匹配到:get
信息时,它会反馈给调用者一个信息并再次调用loop/1
,等待新的信息.当:put
信息以新版本的映射调用了loop/1
时,给定的key
和value
就被存储了.
让我们试着运行iex kv.exs
:
iex> {:ok, pid} = KV.start_link
#PID<0.62.0>
iex> send pid, {:get, :hello, self()}
{:get, :hello, #PID<0.41.0>}
iex> flush
nil
:ok
一开始,进程映射中没有键,所以发送一个:get
信息,然后刷新当前进程的收件箱会得到nil
.让我们发送一个:put
信息并再试一次:
iex> send pid, {:put, :hello, :world}
{:put, :hello, :world}
iex> send pid, {:get, :hello, self()}
{:get, :hello, #PID<0.41.0>}
iex> flush
:world
:ok
注意进程是如何保存状态的,以及我们可以通过向进程发送信息来获取和更新这个状态.事实上我们可以向任何已知pid
的进程发送信息并操作状态.
也可以用一个名字注册pid
,并允许任何知道这个名字的人发送信息给它:
iex> Process.register(pid, :kv)
true
iex> send :kv, {:get, :hello, self()}
{:get, :hello, #PID<0.41.0>}
iex> flush
:world
:ok
使用进程存放状态,以及名字注册在Elixir中都是非常普遍的模式.然而,通常我们不会像上面那样手工操作这些模式,而是使用Elixir装载的一些抽象工具.例如,Elixir提供了代理,它是状态的一种简单抽象:
iex> {:ok, pid} = Agent.start_link(fn -> %{} end)
{:ok, #PID<0.72.0>}
iex> Agent.update(pid, fn map -> Map.put(map, :hello, :world) end)
:ok
iex> Agent.get(pid, fn map -> Map.get(map, :hello) end)
:world
接下来让我们开始探索Elixir中的I/O世界.