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Erlang - 并发

Erlang中的并发编程需要具备以下基本原则或流程。

该列表包括以下原则 −

piD = spawn(Fun)

创建一个新的并发进程来评估 Fun。 新进程与调用者并行运行。 示例如下 −

示例

-module(helloworld). 
-export([start/0]). 

start() ->
   spawn(fun() -> server("Hello") end). 

server(Message) ->
   io:fwrite("~p",[Message]).

The output of the above program is −

输出

“Hello”

PID ! 消息

向具有标识符 Pid 的进程发送消息。 消息发送是异步的。 发送者不会等待，而是继续其正在做的事情。 '!' 称为发送运算符。

示例如下 −

示例

-module(helloworld). 
-export([start/0]). 
start() -> 
   Pid = spawn(fun() -> server("Hello") end), 
   Pid ! {hello}. 

server(Message) ->
   io:fwrite("~p",[Message]).

Receive…end

接收已发送到进程的消息。 它具有以下语法 −

语法

receive
Pattern1 [when Guard1] ->
Expressions1;
Pattern2 [when Guard2] ->
Expressions2;
...
End

当消息到达进程时，系统尝试将其与 Pattern1 进行匹配（可能具有保护 Guard1）； 如果成功，它将计算表达式 1。 如果第一个模式不匹配，它将尝试 Pattern2，依此类推。 如果没有任何模式匹配，则保存该消息以供以后处理，并且该进程等待下一条消息。

以下程序显示了包含所有 3 个命令的整个过程的示例。

示例

-module(helloworld). 
-export([loop/0,start/0]). 

loop() ->
   receive 
      {rectangle, Width, Ht} -> 
         io:fwrite("Area of rectangle is ~p~n" ,[Width * Ht]), 
         loop(); 
      {circle, R} ->
      io:fwrite("Area of circle is ~p~n" , [3.14159 * R * R]), 
      loop(); 
   Other ->
      io:fwrite("Unknown"), 
      loop() 
   end. 

start() ->
   Pid = spawn(fun() -> loop() end), 
   Pid ! {rectangle, 6, 10}.

上述程序需要注意以下几点 −

  • loop函数有接收端循环。 因此，当发送消息时，它将由接收端循环处理。

  • 生成一个新进程，该进程进入循环函数。

  • 消息通过 Pid ! 消息命令发送到生成的进程。

上面程序的输出是 −

输出

Area of the Rectangle is 60

最大进程数

在并发情况下，确定系统上允许的最大进程数非常重要。 然后您应该能够了解系统上可以同时执行多少个进程。

让我们看一个示例，了解如何确定系统上可以执行的最大进程数。

-module(helloworld). 
-export([max/1,start/0]). 

max(N) -> 
   Max = erlang:system_info(process_limit), 
   io:format("Maximum allowed processes:~p~n" ,[Max]), 
   
   statistics(runtime), 
   statistics(wall_clock), 
   
   L = for(1, N, fun() -> spawn(fun() -> wait() end) end), 
   {_, Time1} = statistics(runtime), 
   {_, Time2} = statistics(wall_clock), lists:foreach(fun(Pid) -> Pid ! die end, L), 
   
   U1 = Time1 * 1000 / N, 
   U2 = Time2 * 1000 / N, 
   io:format("Process spawn time=~p (~p) microseconds~n" , [U1, U2]).
   wait() -> 
   
   receive 
      die -> void 
   end. 
 
for(N, N, F) -> [F()]; 
for(I, N, F) -> [F()|for(I+1, N, F)]. 

start()->
   max(1000), 
   max(100000).

在任何具有良好处理能力的机器上，上述两个 max 函数都会通过。 以下是上述程序的示例输出。

Maximum allowed processes:262144
Process spawn time=47.0 (16.0) microseconds
Maximum allowed processes:262144
Process spawn time=12.81 (10.15) microseconds

超时接收

有时，接收语句可能会永远等待一条永远不会到来的消息。 这可能有多种原因。 例如，我们的程序中可能存在逻辑错误，或者要向我们发送消息的进程可能在发送消息之前崩溃了。 为了避免这个问题，我们可以在receive语句中添加超时。 这设置了进程等待接收消息的最长时间。

以下是指定超时的接收消息的语法

语法

receive 
Pattern1 [when Guard1] -> 
Expressions1; 

Pattern2 [when Guard2] ->
Expressions2; 
... 
after Time -> 
Expressions 
end

最简单的示例是创建一个 sleeper 函数，如以下程序所示。

示例

-module(helloworld). 
-export([sleep/1,start/0]). 

sleep(T) ->
   receive 
   after T -> 
      true 
   end. 
   
start()->
   sleep(1000).

上面的代码在实际退出之前会休眠 1000 毫秒。

选择性接收

Erlang 中的每个进程都有一个关联的邮箱。 当您向进程发送消息时，该消息将被放入邮箱中。 检查此邮箱的唯一时间是当您的程序评估接收语句时。

以下是选择性接收语句的一般语法。

语法

receive 
Pattern1 [when Guard1] ->
Expressions1; 

Pattern2 [when Guard1] ->
Expressions1; 
... 
after 
Time ->
ExpressionTimeout 
end

这就是上面的接收语句的工作原理 −

  • 当我们输入接收语句时，我们启动一个计时器（但前提是表达式中存在 after 部分）。

  • 获取邮箱中的第一条消息并尝试将其与 Pattern1、Pattern2 等进行匹配。 如果匹配成功，则会从邮箱中删除该邮件，并计算遵循该模式的表达式。

  • 如果接收语句中没有任何模式与邮箱中的第一条消息匹配，则第一条消息将从邮箱中删除并放入"保存队列"中。 然后尝试邮箱中的第二条消息。 重复此过程，直到找到匹配的邮件或直到检查完邮箱中的所有邮件为止。

  • 如果邮箱中没有消息匹配，则进程将挂起，并在下次将新消息放入邮箱时重新安排执行。 注意，当有新消息到达时，保存队列中的消息不会重新匹配； 仅匹配新消息。

  • 一旦消息匹配，所有已放入保存队列的消息都会按照到达进程的顺序重新输入邮箱。 如果设置了计时器，则会将其清除。

  • 如果在等待消息时计时器已过，则计算表达式 ExpressionsTimeout 并按照消息到达进程的顺序将所有已保存的消息放回到邮箱中。

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