Współbieżność z OTP

Poznaliśmy już abstrakcję do obsługi współbieżności, jaką oferuje Elixir. Czasami potrzebujemy większej kontroli nad tym, co się dzieje. Dlatego też Elixir ma obsługę zachowań OTP.

W tej lekcji skupimy się na istotniejszym elemencie: GenServer.

Spis treści

GenServer

Serwer OTP zawiera moduł zachowań GenServer, który implementuje zestaw wywołań zwrotnych (ang. callback). W dużym uproszczeniu GenServer to pętla, w której każda iteracja odpowiada obsłudze jednego żądania, które aktualizuje stan aplikacji.

Zademonstrujemy działanie GenServer, implementując prostą kolejkę.

By uruchomić GenServer, musimy go wystartować oraz obsłużyć procedurę inicjacji. W większości przypadków chcemy obsłużyć łączenie procesów, dlatego użyjemy GenServer.start_link/3. Przekażemy do modułu GenServer argumenty startowe i niewielki zestaw opcji. Argumenty zostaną przekazane do funkcji GenServer.init/1, która na ich podstawie utworzy początkowy stan aplikacji. W naszym przykładzie argumenty i stan początkowy będą takie same:

defmodule SimpleQueue do
  use GenServer

  @doc """
  Start our queue and link it.  This is a helper function
  """
  def start_link(state \\ []) do
    GenServer.start_link(__MODULE__, state, name: __MODULE__)
  end

  @doc """
  GenServer.init/1 callback
  """
  def init(state), do: {:ok, state}
end

Funkcje synchroniczne

Czasami zadania zlecane GenServer muszą być wykonywane w sposób synchroniczny, czyli wywołujemy funkcję i czekamy na rezultat. By sprostać temu wyzwaniu, musimy zaimplementować funkcję zwrotną GenServer.handle_call/3, która jako parametry przyjmuje:

• żądanie,
• PID procesu wywołującego,
• stan.

W odpowiedzi musi zwrócić krotkę w postaci: {:reply, odpowiedź, stan}.

Wykorzystując dopasowania wzorców, możemy zdefiniować wiele różnych wywołań zwrotnych, w zależności od żądania i stanu. Pełna dokumentacja zawierająca listę parametrów i zwracanych wartości znajduje się w dokumentacji GenServer.handle_call/3.

By zademonstrować wywołanie synchroniczne, dodajmy do naszej kolejki, możliwość wyświetlenia zawartości i usunięcia jednej z wartości:

defmodule SimpleQueue do
  use GenServer

  ### GenServer API

  @doc """
  GenServer.init/1 callback
  """
  def init(state), do: {:ok, state}

  @doc """
  GenServer.handle_call/3 callback
  """
  def handle_call(:dequeue, _from, [value | state]) do
    {:reply, value, state}
  end

  def handle_call(:dequeue, _from, []), do: {:reply, nil, []}

  def handle_call(:queue, _from, state), do: {:reply, state, state}

  ### Client API / Helper functions

  def start_link(state \\ []) do
    GenServer.start_link(__MODULE__, state, name: __MODULE__)
  end

  def queue, do: GenServer.call(__MODULE__, :queue)
  def dequeue, do: GenServer.call(__MODULE__, :dequeue)
end

Wystartujmy naszą aplikację SimpleQueue i przetestujmy nowe funkcjonalności:

iex> SimpleQueue.start_link([1, 2, 3])
{:ok, #PID<0.90.0>}
iex> SimpleQueue.dequeue
1
iex> SimpleQueue.dequeue
2
iex> SimpleQueue.queue
[3]

Funkcje asynchroniczne

Wywołania asynchroniczne są obsługiwane przez handle_cast/2. Działają podobnie jak handle_call/3, a jedynymi różnicami są brak PID wywołującego oraz to, że nie oczekujemy wartości zwracanej.

Zaimplementujmy dodawanie elementów do kolejki jako asynchroniczne. Dzięki temu, dodając element nie będziemy blokować działania programu:

defmodule SimpleQueue do
  use GenServer

  ### GenServer API

  @doc """
  GenServer.init/1 callback
  """
  def init(state), do: {:ok, state}

  @doc """
  GenServer.handle_call/3 callback
  """
  def handle_call(:dequeue, _from, [value | state]) do
    {:reply, value, state}
  end

  def handle_call(:dequeue, _from, []), do: {:reply, nil, []}

  def handle_call(:queue, _from, state), do: {:reply, state, state}

  @doc """
  GenServer.handle_cast/2 callback
  """
  def handle_cast({:enqueue, value}, state) do
    {:noreply, state ++ [value]}
  end

  ### Client API / Helper functions

  def start_link(state \\ []) do
    GenServer.start_link(__MODULE__, state, name: __MODULE__)
  end

  def queue, do: GenServer.call(__MODULE__, :queue)
  def enqueue(value), do: GenServer.cast(__MODULE__, {:enqueue, value})
  def dequeue, do: GenServer.call(__MODULE__, :dequeue)
end

Spróbujmy użyć naszej nowej funkcjonalności:

iex> SimpleQueue.start_link([1, 2, 3])
{:ok, #PID<0.100.0>}
iex> SimpleQueue.queue
[1, 2, 3]
iex> SimpleQueue.enqueue(20)
:ok
iex> SimpleQueue.queue
[1, 2, 3, 20]

Więcej informacji znajdziesz w oficjalnej dokumentacji GenServer.