Erlang 和 Elixir 介绍

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时见疏星
2016.06.15 10:57* 字数 2068

Erlang

Erlang(Ericsson Language)是一种通用的面向并发的编程语言,它由瑞典电信设备制造商爱立信所辖的CS-Lab开发,目的是创造一种可以应对大规模并发活动的编程语言和运行环境。Erlang问世于1987年,经过十年的发展,于1998年发布开源版本。Erlang是运行于BEAM(Bogdan/Björn’s Erlang Abstract Machine)虚拟机的解释性语言,但是现在也包含有乌普萨拉大学高性能Erlang计划(HiPE)开发的本地代码编译器,自R11B-4版本开始,Erlang也开始支持脚本式解释器。在编程范型上,Erlang属于多重范型编程语言,涵盖函数式、并发式及分布式。顺序执行的Erlang是一个及早求值, 单次赋值和动态类型的函数式编程语言。

Erlang是一个结构化,动态类型编程语言,内建并行计算支持。最初是由爱立信专门为通信应用设计的,比如控制交换机或者变换协议等,因此非常适 合于构建分布式,实时软并行计算系统。使用Erlang编写出的应用运行时通常由成千上万个轻量级进程组成,并通过消息传递相互通讯。进程间上下文切换对于Erlang来说仅仅只是一两个环节,比起C程序的线程切换要高效得多得多了。

使用Erlang来编写分布式应用要简单的多,因为它的分布式机制是透明的:对于程序来说并不知道自己是在分布式运行。Erlang运行时环境是一个虚拟机,有点像Java虚拟机,这样代码一经编译,同样可以随处运行。它的运行时系统甚至允许代码在不被中断的情况下更新。另外如果需要更高效的话,字节代码也可以编译成本地代码运行。

Erlang主要特性:

  • 并发性 - Erlang支持超大量级的并发进程,并且不需要操作系统具有并发机制。
  • 分布式 - 一个分布式Erlang系统是多个Erlang节点组成的网络(通常每个处理器被作为一个节点)
  • 健壮性 - Erlang具有多种基本的错误检测能力,它们能够用于构建容错系统。
  • 软实时性 - Erlang支持可编程的“软”实时系统,使用了递增式垃圾收集技术。
  • 热代码升级 - Erlang允许程序代码在运行系统中被修改。旧代码能被逐步淘汰而后被新代码替换。在此过渡期间,新旧代码是共存的。
  • 递增式代码装载 - 用户能够控制代码如何被装载的细节。
  • 外部接口 - Erlang进程与外部世界之间的通讯使用和在Erlang进程之间相同的消息传送机制。
  • Fail-fast(速错机制),即尽可能快的暴露程序中的错误。
  • 面向并发的编程 COP (Concurrency-Oriented Programming)
  • 函数式编程
  • 动态类型
  • 及早求值或严格求值
  • 脚本语言

Elixir

Elixir 是一个基于 Erlang 虚拟机的函数式、面向并行的通用编程语言。Elixir 以 Erlang 为基础,支持分布式、高容错、实时应用程序的开发,同时亦对其进行扩展使之借助宏实现元编程,并通过协议支持多态。

José Valim 是 Elixir 语言的设计者。他创造该语言的目标是在维持与现有 Erlang 工具链及生态环境兼容性的同时,让人们可以在 Erlang 虚拟机上进行扩展性更好的、高生产率的开发。Elixir 是编写高度并行处理,高可靠性应用的极佳选择。

Elixir主要特性

  • 基于 Erlang 虚拟机(BEAM)之上。
  • 与 Erlang 语言的无缝衔接,与 Erlang 的互调几乎无任何额外开销。
  • 基于宏的元编程能力,语言的抽象语法树作为头等公民。
  • 基于协议的多态实现。(启发自Clojure)
  • 通过消息传递(参与者模式)支持 Shared-nothing 并行事务。
  • 强调利用递归和高阶函数的函数式编程胜过基于副作用和循环的命令式编程。
  • 一切均为表达式。
  • 惰性求值,拥有诸如 futures 和 promises 一类的异步流数据类型。
  • 模式匹配。
  • Unicode 支持,UTF-8 字符串。

Actor并发

Elixir使用actor并发模型,actor是一个无依赖的进程,它不与其他进程共享任何东西。你可以spawn新进程,向它发消息,并且用receive接收消息,仅此而已。这里谈论的Elixir进程并不是操作系统的原生进程。它们既慢又笨重。相反,Elixir使用Erlang的进程。这些进程将在所有的处理器中运行(像原生进程一样),但是它们的开销非常小,在普通的机器里创建数十万个Elixir进程轻而易举。

OTP

OTP是Open Telecom Platform的缩写,是爱立信公司开发的开放电信应用平台,这是一个很强大并且很通用的框架,它能帮我们编写大型的、容错的,分布式的系统。

OTP经常被渲染成解决所有高可用分布式应用困境的法宝。其实未必,但是用它的确可以解决许多原本你需要自己解决的问题,比如服务发现、故障检测与管理、热代码交换和服务器结构安排等。OTP这个名字主要由于历史原因沿用下来,最初它被用来建立电话交换机,这些设备具有的特性也正是我们希望所有大型在线应用所具备的特性,所以OTP现在是一个通用工具,用于开发和管理大型系统。

我们每学一样东西都要把握它的中心思想,OTP的中心思想就是把程序的通用部分和业务部分切开,我帮你把通用部分做好,你做你的业务逻辑就行了。如果你看过一些分布式系统,最火的应该是分布式存储系统了,像Amazon的Dynamo、Google的Bigtable、LiveJournal的memcache等,就知道保证分布式系统的容错能力、数据一致性、请求高并发性是非常困难的。但是他们所用的算法都非常固定,当你去实现另一个分布式系统时,很可能就是参考他们的算法。然后一些技术功底不够的程序员就想,要是能把这些基础的设施都做好,并且提供插件扩展,那多好啊,这样当我想写个分布式数据库的时候就能跟写普通数据库一样简单了。没错,OTP就是帮你干那些又脏又累的活。

OTP实际上是一个包,其中包括了Erlang、分布式数据库Mnesia和不计其数的库文件,主要如下:

  • 一个Erlang直译器
  • 一个Erlang编译器
  • 服务器之间的通信协定
  • Corba Object Request Broker
  • 一个统计分析工具,名为Dialyzer
  • 一个分布式数据库服务器,名为Mnesia
  • 许多软件库

Elixir一直在使用OTP,包括mix、Elixir编译器,甚至问题跟踪系统都符合OTP约定。

了解更多

想要了解更多的Elixir可以读读下面两篇文章。
[1] elixir:灵丹妙药?or 徒有其名?
[2] Elixir: 编程语言的未来

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