前言

Erlang是具有多重范型的編程語(yǔ)言，具有很多特點(diǎn)，主要的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：

函數(shù)式

并發(fā)性

分布式

健壯性

軟實(shí)時(shí)

熱更新

遞增式代碼加載

動(dòng)態(tài)類型

解釋型

函數(shù)式

Erlang是函數(shù)式編程語(yǔ)言，函數(shù)式是一種編程模型，將計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算看做是數(shù)學(xué)中的函數(shù)計(jì)算，可以避免狀態(tài)以及變量的概念。

對(duì)象是面向?qū)ο蟮牡谝恍停瘮?shù)式編程語(yǔ)言也是一樣，函數(shù)是函數(shù)式編程的第一型。函數(shù)是Erlang編程語(yǔ)言的基本單位，在Erlang里，函數(shù)是第一型，函數(shù)幾乎會(huì)被用作一切，包括最簡(jiǎn)單的計(jì)算。所有的概念都是由函數(shù)表達(dá)，所有額操作也都是由函數(shù)操作。

并發(fā)性

在上一篇blog中已經(jīng)說(shuō)過Erlang編程語(yǔ)言的并發(fā)性了，Erlang編程語(yǔ)言可以支持超大量級(jí)的并發(fā)性，并且不需要依賴操作系統(tǒng)和第三方外部庫(kù)。Erlang的并發(fā)性主要依賴Erlang虛擬機(jī)，以及輕量級(jí)的Erlang進(jìn)程。

Erlang進(jìn)程究竟是怎樣輕量？

1 $ erl

2 Erlang/OTP 17 ［erts-6.3］ ［source］ ［64-bit］ ［smp:8：8］ ［async-threads:10］ ［hipe］ ［kernel-poll:false］ ［lock-counting］ ［dtrace］

3

4 Eshell V6.3 （abort with ^G）

5 1> Pid = erlang:spawn（fun（） -> receive _ -> ok end end）。

6 <0.34.0>

7 2> erlang:process_info（Pid）。

8 ［{current_function，{prim_eval，‘receive’，2}}，

9 {initial_call，{erlang，apply，2}}，

10 {status，waiting}，

11 {message_queue_len，0}，

12 {messages，［］}，

13 {links，［］}，

14 {dictionary，［］}，

15 {trap_exit，false}，

16 {error_handler，error_handler}，

17 {priority，normal}，

18 {group_leader，《0.25.0>}，

19 {total_heap_size，233}，

20 {heap_size，233}，

21 {stack_size，9}，

22 {reductions，17}，

23 {garbage_collection，［{min_bin_vheap_size，46422}，

24 {min_heap_size，233}，

25 {fullsweep_after，65535}，

26 {minor_gcs，0}］}，

27 {suspending，［］}］

28 3> erlang:process_info（Pid， memory）。

29 {memory，8376}

L5，首先，可以使用Erlang內(nèi)置的API函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)Erlang進(jìn)程，并返回這個(gè)進(jìn)程的PID。

L7、L28，再使用Erlang的API函數(shù)查看Erlang進(jìn)程的信息，可以看到以默認(rèn)參數(shù)創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程的heap size是233個(gè)字節(jié)（嗯，單位是words），占用的內(nèi)存是8376bytes（計(jì)量單位就是bytes），這8376bytes的內(nèi)存主要包括了這個(gè)Erlang進(jìn)程的調(diào)用棧、堆、以及一些內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

那么，在Erlang系統(tǒng)中，可以維持多少Erlang進(jìn)程，就取決于Erlang可以使用多少計(jì)算機(jī)內(nèi)存。

當(dāng)然，需要注意的是，上述是初始化的heap size和內(nèi)存占用，在Erlang進(jìn)程的運(yùn)行中，Erlang調(diào)度器會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，給Erlang進(jìn)程分配需要的內(nèi)存空間，然后根據(jù)相關(guān)的算法對(duì)Erlang進(jìn)程進(jìn)行垃圾回收（GC）。

?

上圖是Erlang虛擬機(jī)和Erlang庫(kù)的關(guān)系圖，從圖中，可以看出，不管是Erlang現(xiàn)有的內(nèi)部庫(kù)（kernel、stdlib 。。. ）還是可以自己創(chuàng)建的Erlang庫(kù)（lager、recon 。。. ），都是運(yùn)行在Erlang虛擬機(jī)上的，Erlang虛擬機(jī)是整個(gè)Erlang編程語(yǔ)言的核心所在。

分布式

Erlang的分布式特性是由Erlang在語(yǔ)言層面上支持的，可以使用語(yǔ)言內(nèi)置的API函數(shù)，在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建Erlang進(jìn)程，繼而執(zhí)行指定的模塊函數(shù)。同樣，還可以使用Erlang的RPC模塊，調(diào)用遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的模塊函數(shù)。

需要注意的一點(diǎn)是，在分布式Erlang系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)指的是，一個(gè)可參數(shù)分布式Erlang事務(wù)的運(yùn)行著的Erlang系統(tǒng)。

?
? ? ? ? ? ??

上圖是用本地的兩個(gè)terminal 模擬了兩個(gè)Erlang節(jié)點(diǎn)，一個(gè)叫做‘test1@127.0.0.1’，另一個(gè)叫‘test2@127.0.0.1’。

首先，ping一下，確認(rèn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是可以建立連接，相互通信的。然后，在其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，通過rpc模塊，在另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行相應(yīng)的模塊函數(shù)，并函數(shù)執(zhí)行結(jié)果。

Erlang節(jié)點(diǎn)之間的相互調(diào)用，跨節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程模塊函數(shù)執(zhí)行都是異常方便的，Erlang節(jié)點(diǎn)之間的通信完全是由Erlang編程語(yǔ)言在語(yǔ)言層面上支持的（重要的事情，再說(shuō)一遍），Erlang語(yǔ)言有自己的node（節(jié)點(diǎn)，不是nodejs）協(xié)議，某些語(yǔ)言，也想實(shí)現(xiàn)這種方便的方式（如 https://github.com/goerlang）。

健壯性

健壯性是Erlang編程語(yǔ)言一個(gè)非常重要的特點(diǎn)，Erlang編程語(yǔ)言的健壯性，主要依賴于以下幾點(diǎn)：

進(jìn)程隔離

完善的錯(cuò)誤異常處理

錯(cuò)誤處理哲學(xué)

監(jiān)控者進(jìn)程

關(guān)于Erlang進(jìn)程資源隔離這一點(diǎn)，在上一個(gè)blog中也有說(shuō)到過。在構(gòu)建可容錯(cuò)的軟件系統(tǒng)過程中，要解決的本質(zhì)問題就是故障隔離，正因?yàn)镋rlang進(jìn)程資源隔離的特點(diǎn)，除了幾個(gè)特殊性的Erlang進(jìn)程（Erlang系統(tǒng)的主進(jìn)程如果死掉的話，Erlang系統(tǒng)肯定沒法玩了）之外，某個(gè)一般性的進(jìn)程出現(xiàn)錯(cuò)誤異常，對(duì)整個(gè)Erlang系統(tǒng)造成的影響是很小的，因?yàn)橘Y源是隔離的，所以某個(gè)進(jìn)程出現(xiàn)的故障具有隔離性，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)Erlang系統(tǒng)崩潰。

在Erlang系統(tǒng)中，系統(tǒng)提供了一些錯(cuò)誤異常處理的方式，體現(xiàn)在API函數(shù)上，常用的有

1 1> erlang:exit（“test”）。

2 ** exception exit： “test”

3 2> erlang:throw（“test”）。

4 ** exception throw： “test”

5 3> erlang:error（“test”）。

6 ** exception error： “test”

7 4>

在Erlang編程語(yǔ)言中，可以使用以上這幾個(gè)API函數(shù)拋出錯(cuò)誤異常，這幾個(gè)API函數(shù)都會(huì)crash掉調(diào)用者進(jìn)程，這和Erlang的錯(cuò)誤處理哲學(xué)有關(guān)。

（這幾個(gè)API函數(shù)有什么不同，在什么場(chǎng)景下應(yīng)該用哪個(gè)，會(huì)在后面的blog中詳細(xì)介紹）

為了捕獲這些錯(cuò)誤異常，Erlang同樣提供了非常方便的不同的錯(cuò)誤異常處理方式，可以使用catch：

1 4> catch 1 + “1”。

2 {‘EXIT’，{badarith，［{erlang，‘+’，［1，“1”］，［］}，

3 {erl_eval，do_apply，6，［{file，“erl_eval.erl”}，{line，661}］}，

4 {erl_eval，expr，5，［{file，“erl_eval.erl”}，{line，434}］}，

5 {shell，exprs，7，［{file，“shell.erl”}，{line，684}］}，

6 {shell，eval_exprs，7，［{file，“shell.erl”}，{line，639}］}，

7 {shell，eval_loop，3，［{file，“shell.erl”}，{line，624}］}］}}

8 5>

在上面這個(gè)例子中，讓1 和 “1” 執(zhí)行相加操作，系統(tǒng)會(huì)爆出異常錯(cuò)誤，使用catch來(lái)捕獲的話，就可以看出錯(cuò)誤異常的類型以及調(diào)用棧信息，能讓碼農(nóng)方便快速的定位究竟是哪里出了問題。

同樣，還可以使用try 。。. catch

5> try 1 + “1” catch Error:Reason -> io:format（“Error： ~p， Reason： ~p~n”， ［Error， Reason］） end.

Error： error， Reason： badarith

ok

try 。。. catch 這種方式不會(huì)顯示調(diào)用棧信息，和catch 相比的話，overload更小一些。

碼農(nóng)就可以在不同的場(chǎng)景中使用不同的處理方式（如果想知道調(diào)用棧信息的話，可以使用catch，如果不關(guān)心調(diào)用棧信息的話，try 。。. catch 就OK了），完全自己選擇。

至于錯(cuò)誤處理哲學(xué)，在Erlang系統(tǒng)中，所提倡的方式是，速錯(cuò)，工作進(jìn)程不成功就成仁，讓其他進(jìn)程來(lái)修復(fù)錯(cuò)誤，盡可能不是用防御式編程（這和Java“有些”不同），這樣做，能夠讓我等碼農(nóng)盡快發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤異常，避免錯(cuò)誤異常真到了生產(chǎn)環(huán)境下才被發(fā)現(xiàn)（到時(shí)候老板扣工資就慘了）。

對(duì)于“監(jiān)控者進(jìn)程”，Erlang系統(tǒng)提供了link或者是monitor的方式，可以讓監(jiān)控者進(jìn)程及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作進(jìn)程的異常故障，進(jìn)而對(duì)異常故障做出相應(yīng)的處理，速錯(cuò)不是忽略錯(cuò)誤異常，而是盡早的發(fā)現(xiàn)并修復(fù)。在Erlang的OTP框架中，提供了supervisor的behavior，就是基于這種方式的。

1 6> erlang:process_flag（trap_exit， true）。

2 false

3 7> erlang:spawn_link（fun（） -> 1 + “1” end）。

4 <0.43.0>

5 8>

6 =ERROR REPORT==== 18-Aug-2015：：23:53:54 ===

7 Error in process <0.43.0> with exit value： {badarith，［{erlang，‘+’，［1，“1”］，［］}］}

8

9

10 8> flush（）。

11 Shell got {‘EXIT’，<0.43.0>，{badarith，［{erlang，‘+’，［1，“1”］，［］}］}}

12 ok

13 9> erlang:spawn_monitor（fun（） -> 1 + “1” end）。

14

15 =ERROR REPORT==== 18-Aug-2015：：23:54:09 ===

16 Error in process <0.46.0> with exit value： {badarith，［{erlang，‘+’，［1，“1”］，［］}］}

17

18 {<0.46.0>，#Ref<0.0.0.68>}

19 10> flush（）。

20 Shell got {‘DOWN’，#Ref《0.0.0.68>，process，<0.46.0>，

21 {badarith，［{erlang，‘+’，［1，“1”］，［］}］}}

22 ok

L1，先設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程的trap_exit flag，防止link進(jìn)程死掉牽連當(dāng)前進(jìn)程。然后，分別使用spawn_link（L3）和spawn_monitor（L13）兩種方式創(chuàng)建進(jìn)程，并讓創(chuàng)建的進(jìn)程執(zhí)行肯定會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤異常的函數(shù)。等被創(chuàng)建的進(jìn)程異常退出之后，當(dāng)前進(jìn)程就能收到相應(yīng)的消息（L11和L20），然后就能做出相應(yīng)的處理了，這些錯(cuò)誤信息的具體含義也會(huì)在后面的blog詳細(xì)說(shuō)明。在此主要是為了說(shuō)明監(jiān)控這進(jìn)程的表現(xiàn)形式。

軟實(shí)時(shí)

Erlang軟實(shí)時(shí)的特點(diǎn)主要依賴于：

Erlang虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制

內(nèi)存垃圾回收策略

進(jìn)程資源隔離

Erlang系統(tǒng)垃圾回收策略是分代回收的，采用遞增式垃圾回收方式，基于進(jìn)程資源隔離的特點(diǎn)，Erlang內(nèi)存垃圾回收是以單個(gè)Erlang進(jìn)程為單位的，在垃圾回收的過程中，不會(huì)stop the world，也就是不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響。結(jié)合Erlang虛擬機(jī)搶占式調(diào)度的機(jī)制，保證Erlang系統(tǒng)的高可用性和軟實(shí)時(shí)性。

熱更新

哇哈哈，很多人提到Erlang都可能會(huì)被Erlang的熱更新特點(diǎn)所吸引（其他語(yǔ)言也能實(shí)現(xiàn)），但是Erlang的熱更新是非常方便并且在電信產(chǎn)品中久經(jīng)考驗(yàn)。Erlang系統(tǒng)，允許程序代碼在運(yùn)行過程中被修改，舊的代碼邏輯能夠被逐步淘汰而后被新的代碼邏輯替換。在此過程中，新舊代碼邏輯在系統(tǒng)中是共存的，Erlang“熱更新”的特點(diǎn)，能夠最大程度的保證Erlang系統(tǒng)的運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)闃I(yè)務(wù)更新造成系統(tǒng)的暫停。

我司的產(chǎn)品（ptengine.com）現(xiàn)在面向的是全球100+個(gè)國(guó)家地區(qū)，覆蓋24+時(shí)區(qū)（嗯，有半時(shí)區(qū)，還有四分之一時(shí)區(qū)），也就是，我們幾乎沒有停服更新的時(shí)間窗口，代碼程序啥的，就是靠的Erlang的熱更新。（當(dāng)然，也有失敗的時(shí)候，后面再細(xì)說(shuō)）

遞增式代碼加載

Erlang的庫(kù)，包括Erlang現(xiàn)有的庫(kù)以及碼農(nóng)自己創(chuàng)建的庫(kù)是運(yùn)行在Erlang虛擬機(jī)外層的（上面有個(gè)圖）。可以在Erlang系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，被加載，啟動(dòng)，停止以及卸載，這些，都是碼農(nóng)可以去控制的。

比如：

1 $ erl -pa 。/ebin -pa 。/deps/*/ebin

2 Erlang/OTP 17 ［erts-6.3］ ［source］ ［64-bit］ ［smp:8：8］ ［async-threads:10］ ［hipe］ ［kernel-poll:false］ ［lock-counting］ ［dtrace］

3

4 Eshell V6.3 （abort with ^G）

5 1> application:load（lager）。

6 ok

7 2> application:ensure_all_started（lager）。

8 {ok，［syntax_tools，compiler，goldrush，lager］}

9 3> 00:11:23.274 ［info］ Application lager started on node nonode@nohost

10

11 3> application:info（）。

12 ［{loaded，［{goldrush，“Erlang event stream processor”，“0.1.6”}，

13 {kernel，“ERTS CXC 138 10”，“3.1”}，

14 {lager，“Erlang logging framework”，“2.0.3”}，

15 {syntax_tools，“Syntax tools”，“1.6.17”}，

16 {compiler，“ERTS CXC 138 10”，“5.0.3”}，

17 {stdlib，“ERTS CXC 138 10”，“2.3”}］}，

18 {loading，［］}，

19 {started，［{lager，temporary}，

20 {goldrush，temporary}，

21 {compiler，temporary}，

22 {syntax_tools，temporary}，

23 {stdlib，permanent}，

24 {kernel，permanent}］}，

25 {start_p_false，［］}，

26 {running，［{lager，《0.45.0>}，

27 {goldrush，《0.38.0>}，

28 {compiler，undefined}，

29 {syntax_tools，undefined}，

30 {stdlib，undefined}，

31 {kernel，《0.9.0>}］}，

32 {starting，［］}］

33 4> application:unload（lager）。

34 {error，{running，lager}}

35 5> application:stop（lager）。

36

37 =INFO REPORT==== 19-Aug-2015：：00:11:57 ===

38 application： lager

39 exited： stopped

40 type： temporary

41 ok

42 6> application:unload（lager）。

43 ok

以控制lager庫(kù)為演示示例，（lager庫(kù)是Erlang的一個(gè)第三方庫(kù)，是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的日志組件）。

L5可以使用application:load（lager）加載lager庫(kù)，然后使用application:ensure_all_started（lager） 啟動(dòng)lager庫(kù)以及l(fā)ager庫(kù)所以來(lái)的庫(kù)（在start時(shí)，Erlang系統(tǒng)的處理方式是，如果還沒有l(wèi)oad的話，會(huì)先load，然后再start，所以實(shí)際情況下，load使用的機(jī)會(huì)是比較少的）。

start之后，可以使用application:info（） 函數(shù)，去檢查是否已經(jīng)啟動(dòng)成功。確認(rèn)started了，再去unload（好像有點(diǎn)作，僅僅是為了演示一下），然后發(fā)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)了，是因?yàn)閘ager庫(kù)正在運(yùn)行，無(wú)法unload，那么就先stop 掉lager庫(kù)吧。

注意，有可能有些人比較疑惑，運(yùn)行得好好的，為啥要stop呢？在這里可能有這樣一種原因，我們自己創(chuàng)建了一個(gè)庫(kù)，然后上線了，運(yùn)行了一段時(shí)間之后，發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)出現(xiàn)幾率很小的bug，想修復(fù)一下，這個(gè)時(shí)候可以用熱更，也可以用stop -> unload -> 修改代碼/編譯 -> load -> start 的方式。如果是我想用其中一個(gè)庫(kù)替換掉這個(gè)庫(kù)，那么這個(gè)庫(kù)就已經(jīng)沒有存在的必要了，就必須stop掉。

動(dòng)態(tài)類型

Erlang既是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，又是動(dòng)態(tài)類型。

動(dòng)態(tài)語(yǔ)言指的是，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可以改變代碼的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的函數(shù)可以被刪除或者是被修改，運(yùn)行時(shí)代碼可以根據(jù)某些條件改變自身結(jié)構(gòu)。這也是Erlang可以熱更新的一個(gè)基礎(chǔ)。

動(dòng)態(tài)類型值得是，在程序原形期間才會(huì)檢查數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型的綁定不是在編譯階段，而是延后到運(yùn)行階段。

舉兩個(gè)例子：

1 8> F = fun（A， B） -> io:format（“-----------------~n”）， A + B end.

2 #Fun

3 9> F（1， “1”）。

4 -----------------

5 ** exception error： an error occurred when evaluating an arithmetic expression

6 in operator +/2

7 called as 1 + “1”

L1，定義一個(gè)函數(shù)，先輸入一個(gè)橫線（-----------------），然后執(zhí)行兩個(gè)參數(shù)的相加操作。在L3處調(diào)用該函數(shù)，傳入的兩個(gè)參數(shù)是1 和 “1”，然后，發(fā)生了什么？首先輸出了橫線，也就是函數(shù)已經(jīng)被執(zhí)行了，而真正運(yùn)行到相加操作時(shí)，才會(huì)檢查兩個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)類型。

再看一個(gè)需要編譯的例子：

1 $ cat test.erl

2 -module（test）。

3 -export（［start/0］）。

4

5 start（） ->

6 add（1， “1”）。

7

8 add（A， B） ->

9 A + B.

在這個(gè)test模塊中，定義了兩個(gè)函數(shù)，第一個(gè)是start函數(shù)，可以被外部調(diào)用，在start函數(shù)中，調(diào)用了一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，add，add函數(shù)執(zhí)行的是兩個(gè)變量的相加操作，而在start函數(shù)中，向add函數(shù)傳入了兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是參數(shù)是1，第二個(gè)是“1”，這明顯是會(huì)失敗的嘛（其他語(yǔ)言可能不會(huì)，但是在Erlang語(yǔ)言中，這是會(huì)失敗的）。

但是在編譯的時(shí)候，編譯器并沒有檢查start函數(shù)中傳給add函數(shù)的兩個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，這個(gè)模塊是可以編譯通過的。（如何編譯模塊，會(huì)在后面的blog中細(xì)說(shuō)）

但是在運(yùn)行時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

1 1> c（test）。

2 {ok，test}

3 2> test:start（）。

4 ** exception error： an error occurred when evaluating an arithmetic expression

5 in function test:add/2 （test.erl， line 8）

L1是編譯Erlang模塊文件的一種方式，L2調(diào)用了test 模塊的start函數(shù)，然后就出現(xiàn)錯(cuò)誤了。

從上面的兩個(gè)例子中，可以看出，動(dòng)態(tài)類型存在著一定的弊端，潛在的錯(cuò)誤異常，只有在運(yùn)行階段才能被發(fā)現(xiàn)，無(wú)法在編譯的時(shí)候就盡早的發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤異常。

解釋型

Erlang編程語(yǔ)言是解釋型語(yǔ)言，運(yùn)行在虛擬機(jī)上，具有良好的平臺(tái)兼容性。

總結(jié)

Erlang是函數(shù)式編程語(yǔ)言，其核心是Erlang虛擬機(jī)。Erlang并發(fā)進(jìn)程不同于操作系統(tǒng)進(jìn)程，是非常輕量的，Erlang內(nèi)置的分布式特性，異常方便， Erlang編程語(yǔ)言軟實(shí)時(shí)的特性能夠在其錯(cuò)誤異常處理機(jī)制的保護(hù)下更加健壯的運(yùn)行，其熱更新能給我們碼農(nóng)帶來(lái)諸多的方便。