假期7天学会Elixir，掌握函数式编程与 Actor 模型

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为什么你一定需要学习 Elixir?

Elixir 是一门基于 erlang 开发的新语言，复用了 erlang 的虚拟机以及全部库(站在已经生存了20多年巨人的肩膀上)，定义了全新的语法以及构造了现代语言必不可少生态环境—包管理器，测试工具，formatter等。使用 Elixir，你可以方便的构建可用性高达99.9999以及天然分布式的程序(代码随手一写就是稳定的分布式)，可以秒开成千上万 Elixir 里专属的进程(比起系统的进程更轻量级)，处理高并发请求等等。

Elixr/Erlang 天然支持分布式， 而作者 Joe Armstrong 在论文中是这样认为的：几乎所有传统的编程语言对真正的并发都缺乏有力的支持 —— 本质上是顺序化的，而语言的并发性都仅仅由底层操作系统而不是语言提供。而用对并发提供良好支持的语言(也就是作者说的面向并发的语言 Concurrency Oriented Language) 来边写程序，则是相当容易的：

• 从真实世界的活动中识别出真正的并发活动
• 识别出并发活动之间的所有消息通道
• 写下能够在不同消息通道中流通的所有消息

Elixir 是怎么样的语言?

Elixir 是函数式语言，与 java，C++等过程式语言不通，没有变量。或者说，变量全都imutable(不可改变)。通过学习Elixir， 你可以学习多一种编程范式。

python 中你是这样子处理列表的：

mylist = [] 
mylist.append('Google') 
mylist.append('Facebook') 
print mylist #结果是['Google', 'Facebook'] 

Elixir 中是这样子的：

myList = [] 
myList = List.insert_at(myList, 0, "Google") 
myList = List.insert_at(myList, 1, "Facebook") 
IO.inspect myList 

elixir 中这不是正常的写法，不过我只是用这些例子来介绍异同点。

注意到，在面向对象思维的语言中，处理列表，是 用对象的方法，mylist.append: 对象.动作来处理;而函数式因为变量是不可变的，是要 List.append(mylist, xx), 对象模块.动作(哪个对象)来处理，同时会返回修改后的新对象。

数据不可变，好处就是在高并发中，并不会因为状态多且不断变化，引致debug 异常困难——本来人的大脑就不适应多线程。

不可变，就意味着 for 与 while循环用不了，因为不存在变量 不断 变化，达到某值就中止循环~因此，你只能用递归来实现 while。

但是不怕，Elixir 提供了强大无比的抽象， each 函数，map 函数，reduce 函数，all? 函数(判断列表所有值是否满足此条件)，group 函数(类似数据库的 group) 等等，只有你想不到。相比之下，golang 真的是乏善可陈。

Go 语言的创始人之一，Unix 老牌黑客罗勃?派克(RobPike)的忠告：

所以说，没有泛型就是不行的。。。

管道

是的，类似 linux 的管道 |，把处理结果传递给下一个函数。

1..100 
|> Enum.map(fn x-> x+1 end) 
|> Enum.filter(fn x-> rem(x, 2)==0 end) 
|> Enum.filter(fn x-> rem(x, 3)==0 end) 
|> Enum.filter(fn x-> rem(x, 5)==0 end) 
|> IO.inspect 

与以下的 代码相比，python是否相形见绌?

numbers = range(1, 100) 
numbers = map( (lambda x: x+1), numbers ) 
numbers = filter( (lambda x: x%2 == 0), numbers ) 
numbers = filter( (lambda x: x%3 == 0), numbers ) 
numbers = filter( (lambda x: x%5 == 0), numbers ) 
print(numbers) 

再来一个例子，来自Dave Long 的博客 Playing with Elixir Pipes[1] ：

代码的作用是：取出请求的头部 x-twilio-signature 签名，并且校验是否有效。

没有管道时，代码是这样子的：

signature = List.first(get_req_header(conn, "x-twilio-signature"))   
is_valid = Validator.validate(url_from_conn(conn), conn.params, signature)   
if is_valid do   
  conn 
else   
  halt(send_resp(conn, 401, "Not authorized")) 
end 

加上管道：

signature = conn   
            |> get_req_header("x-twilio-signature") 
            |> List.first 
if conn   
   |> url_from_conn 
   |> Validator.validate(conn.params, signature) 
do   
  conn 
else   
  conn |> send_resp(401, "Not authorized") |> halt 
end 

逻辑就非常清晰了。还可以这样子写：

signature = conn   
            |> get_req_header("x-twilio-signature") 
            |> List.first 
conn   
|> url_from_conn 
|> Validator.validate(conn.params, signature) 
|> if(do: conn, else: conn |> send_resp(401, "Not authorized") |> halt) 

进程 Actor Model

轻量级的进程

在 Elixir 里，Elixir进程(以下简称进程，与系统进程区分开)是轻量级的进程，与操作系统的概念相差不多，只不过 Elixir 进程运行在虚拟机中。那为什么 Elixir 进程更快呢?

• Erlang 进程的堆栈是动态分配、随使用增长的，新建一个 Erlang 进程的开销远比系统进程 / 线程小得多，开销就像在 OO 语言中建立一个新对象般简单。
• 普通进程 / 线程的内存管理是基于页的，而页对于一个函数 + 一点点零碎来说都太大了。而实际中 OS 分配给普通进程的初始栈可以达到 Megabytes 级别。
• Erlang 进程之间是隔离的，没有共享状态，所有的消息都是异步的，不会继承大量的已有状态。
• Erlang 进程的调度是在 Erlang VM 内发生的，跟 OS 层没啥关系，无需普通进程 / 线程切换时的各种开销
• Erlang 进程的切换是一种类似直接 “跳转” 的方式，以 O(1) 复杂度实现。Erlang 调度器会管理这些切换，大概只需要几十个指令和数十纳秒的时间。普通线程的切换会需要数百上前纳秒，OS 调度器的运作复杂度可能是 O(logn) 或者 O(log(logn))。如果有上万个线程，这个时间将会大幅提升。来自知乎[2]

像指挥交响乐队一样，指挥你的 Elixir 进程

对于Elixir 进程，你可以方便的用一个进程(supervisor)去管理子进程，supervisor会根据你设定的策略，来处理意外挂掉的子进程(这种情况不多的是，错误处理稍微做不好就会挂) ， 策略有：

• one_for_one：只重启挂掉的子进程
• one_for_all：有一个子进程挂了，重启所有子进程
• rest_for_one：在该挂掉的子进程 创建时间之后创建的子进程都会重启。

老夫敲代码就是一把梭!可不，只要重启就行。

实质上，这是有论文支持的: 在复杂的产品系统中，几乎所有的故障和错误都是暂态的，对某个操作进行重试是一种不错地解决问题方法——Jim Gray的论文[3]中指出，使用这种方法处理暂态故障，系统的平均故障间隔时间(MTBF)提升了 4 倍。

因此，你就可以创建一课监控树，根节点就是啥事都不做，只负责监控的进程。其他都是它的子进程，如果不是 coredump(几乎不发生)，那么根节点就不可能会挂;因此其他子进程就会正确的被处理。

当然，这有前提：5 秒内重启超于 3 次，就会不再重启，让进程挂掉。为什么呢?因为重启是为了让进程回到当初启动时的稳定态，既然稳定态都不稳定了，重复做重启是没有意义的，这时迫切需要人来处理。

方便的通信

一切皆消息。

进程间通信，就像微风一样自然。你所监管的进程而来的信息，调用的库的消息，全部都可以自己来 handle 并作相应处理。甚至还有抽象好的 GenServer 来让你专门处理消息与状态逻辑。

定时器?不需要的，我们甚至可以自己发送消息来实现更好的定时器：

Process.send_after 会在 xx 秒后发消息到指定的进程，通过这个功能，不断往自己发消息，从而实现定时器的功能。请看实现：

defmodule Periodically do 
  require Logger 
  use GenServer 
 
  def start_link do 
    GenServer.start_link(__MODULE__, %{}) 
  end 
 
  def init(state) do 
    schedule_work(:do_some_work) 
    {:ok, state} 
  end 
 
  def handle_info(:do_some_work, state) do 
    doing_now() 
    schedule_work(:do_some_work) 
    {:noreply, state} 
  end 
 
  defp schedule_work(update_type) do 
    Process.send_after(self(), update_type, 30*1000) 
  end 
end 

相较于 setTimeOut 之类的，好处是什么?

Elixir 自带工具，可以查看所有进程的状态并管理，上面把 Periodically 作为一个进程启动起来了，自然可以管理他：P

let it crash 思想的提出与实现。

程序不可能处理一切错误，因此程序员只要力所能及的处理显然易见的错误就好了，而那些隐藏着的，非直觉性的错误，就让他崩掉吧 —— 本来就很有可能是极少见的错误，经常出现的?就需要程序员人工处理了，这是紧急情况，就算 try catch 所有错误也无法避免，因为系统已经陷入崩溃边缘了，苟延残喘下去只是自欺欺人。

要注意的是 let it crash ，并不是说你用 golang，C++ 等语言打包个二进制，用 supervisorctl 等工具监控，错误就让他马上崩，挂了自动重启 - = -

模式匹配与宏

这个相较于平常我们的赋值语言比较新颖，介绍的篇幅过长。

请看http://szpzs.oschina.io/2017/01/30/elixir-getting-started-pattern-matching/ 以及https://elixir-lang.org/getting-started/pattern-matching.html

通过模式匹配，我们可以避免 if else 的嵌套地狱;可以利用语言自己的匹配来做 搜索，

宏可以让你实现自定义的 DSL(当然太强大的功能自然导致滥用出 bug)，可以屏蔽掉很多不优雅的细节。

以上就是 Elixir 的简单介绍，建议诸位学习一下 Elixir，洗刷一下自己的 OO 以及过程式编程思维。

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