基于消息传递的并发模型
An object oriented language is a language with good support for objects.
A concurrency oriented language has good support for concurrency.
--Joe Armstrong
两类通用并发模型:参考七周七并发模型
共享内存型Shared Memory
- 线程Threads
- 锁Locks
- 互斥l量Mutexes
消息传送型(CSP和Actor模型)
- 进程Processes
- 消息Messages
- 不共享数据(状态)No shared data
重点介绍消息传送型的两种模型Actor和CSP(Communicating Sequential Process)的各项对比
主要目的:除了常用的Python、Java等用的并发模型之外,还存在这么个东西
先看两段代码
代码示例对比
使用Erlang代码和Go代码分别实现打印服务print_server,用来对比模型使用差异
Actor模型-Erlang代码
Erlang shell输出结果如下:
以上print_server使用的是最原始的Erlang语法实现的,也可以使用OTP gen_server原语实现更加清晰易懂
CSP模型-Go代码
print函数从channel读取消息并阻塞,直到主函数向channel写入hello消息
输出结果如下:
模型图对比
Actor
Actor1发送消息到Actor2的邮箱中,邮箱本质是队列,由Actor2消费
CSP
Process1在Channel的写入端添加消息,Process2在channel的读取端读取消息
基本特性对比
Actor
- 基于消息传递message-passing
- 消息和信箱机制:消息异步发送
- 保留可变状态但不共享
- 失败检测和任其崩溃
- 重点在于发送消息时的实体
CSP
- 基于消息传递message-passing
- 顺序进程Sequential processes
- 通过channel同步通信Synchronous communication through channels
- 频道交替复用Multiplexing of channels with alternation
- 重点在于发送消息时使用的通道channel
通信语义对比
Actor
Actor1等待消息并阻塞,直到Actor2发送消息给Actor1
Actor2发送消息给Actor3,暂存在Actor3的Mailbox中,直到Actor3接受并处理
CSP
Process1读取channel因没有消息阻塞,直到Process2向该channel添加消息
process2向channel添加消息并阻塞,直到Process3读取该channel消息
Erlang实现简易银行账户
使用Erlang原语,代码如下:
使用OTP的gen_server,代码如下:
Erlang小项目:IP数据库
使用Erlang/OTP实现的IP数据库,可以根据IP查询到具体的国家省份等,代码如下:
不一样的Erlang特性
- Let it crash思想:值得借鉴
比如:执行算术异常崩溃
- 变量是不可变的,变量一旦赋予值就无法再改变:带来的好处就是没有可变状态,就不需要内存共享,也就不需要有锁
- Erlang进程之间的唯一交互方式就是消息传递:Erlang中没有像C++那样,进程间拥有多种不同的交互方式(管道、消息队列、存储共享等等)。
FAQ
为什么没有容量自动增大的缓冲区?
即使现在有一个看上去永不枯竭的资源,总有一天这个资源还是会被用尽的。可能是因为时过境迁,当初的老程序现在需要解决更大规模的问题;也可能是存在一个bug,消息没有被及时处理,导致被堆积。如果没有思考缓冲区塞满时的对策,那么在未来的某个时间就有可能出现一个破坏性极强,隐蔽性极深且难以诊断的bug。最好的策略是在现在就思考如何处理缓存区被塞满的情况,将问题消灭在萌芽阶段。
因此常用的缓存区类型有三种:阻塞型(blocking),弃用新值型(dropping),移出旧值型(sliding)
Python有什么消息传递并发模型?
Actor模型pykka:https://github.com/jodal/pykka
CSP模型pycsp:https://github.com/runefriborg/pycsp/wiki/Getting_Started_With_PyCSP
图片均来源于here!
参考: