并发

Elixir 的一大卖点就是对并发的支持。得益于 Erlang VM (BEAM)，Elixir 的并发要比预期中简单得多。这个并发模型的基础是 Actors：通过消息传递来交互的进程（译者注：这个进程不是通常所说的操作系统级别的进程，可以理解为 Erlang VM (BEAM) 自己管理的轻量级进程）。

这节课，我们会讲 Elixir 自带的并发模型。在后面的章节中，我们还会介绍底层的实现机制：OTP 行为（behaviors）。

进程

Erlang VM (BEAM) 的进程很轻量级，可以运行在所有 CPU 上。看起来有点像原生的线程，但是它们更简单，而且同时运行几千个 Elixir 进程也是常事。

创建一个新进程最简单的方法是 spawn：它接受匿名函数或者命名函数作为参数。当你创建了一个新的进程，它会返回一个 进程标示符 ，或者说 PID，在系统里来唯一确定这个进程。

我们来新建一个模块，然后定义一个要运行的函数：

defmodule Example do
  def add(a, b) do
    IO.puts(a + b)
  end
end

iex> Example.add(2, 3)
5
:ok

要异步运行这个函数，我们可以使用 spawn/3：

iex> spawn(Example, :add, [2, 3])
5
#PID<0.80.0>

消息传递

进程之间通信要依靠消息传递。有两个主要的组件做消息传递：send/2 和 receive。send/2 函数允许我们向 PIDs 发送消息，使用 receive 监听和匹配消息，如果没有匹配的消息，运行会一直处于不中断的状态。

defmodule Example do
  def listen do
    receive do
      {:ok, "hello"} -> IO.puts("World")
    end

    listen
  end
end

iex> pid = spawn(Example, :listen, [])
#PID<0.108.0>

iex> send pid, {:ok, "hello"}
World
{:ok, "hello"}

iex> send pid, :ok
:ok

你可能注意到 listen/0 函数是递归的，这样可以让一个进程处理多个消息。如果没有递归调用，上面的进程处理完第一个消息就会退出。

进程链接

当进程崩溃的时候，spawn 就会有问题（译者注：父进程不知道子进程出错会导致程序异常）。为了解决这个问题，我们可以用 spawn_link 把进程链接起来。两个链接起来的进程能收到相互的退出通知。

defmodule Example do
  def explode, do: exit(:kaboom)
end

iex> spawn(Example, :explode, [])
#PID<0.66.0>

iex> spawn_link(Example, :explode, [])
** (EXIT from #PID<0.57.0>) evaluator process exited with reason: :kaboom

有时候我们不希望链接的进程导致当前进程跟着崩溃，这时候就要通过 Process.flag/2 函数捕捉进程的错误退出。这个函数用 Erlang 的 process_flag/2 的 trap_exit 信号。当捕获到被链接的进程发生错误退出时（trap_exit 设为 true）, 就会收到像 {:EXIT, from_pid, reason} 这样的三元组形式的退出信号。

defmodule Example do
  def explode, do: exit(:kaboom)

  def run do
    Process.flag(:trap_exit, true)
    spawn_link(Example, :explode, [])

    receive do
      {:EXIT, from_pid, reason} -> IO.puts("Exit reason: #{reason}")
    end
  end
end

iex> Example.run
Exit reason: kaboom
:ok

进程监控

如果我们不想链接两个进程，但仍然希望能有错误信息通知呢？要做到这个，我们可以使用 spawn_monitor。当我们监控一个进程的时候，被监控进程崩溃的时候我们会接收到消息，而且不需要去捕获异常，也不会导致当前进程崩溃。

defmodule Example do
  def explode, do: exit(:kaboom)

  def run do
    {pid, ref} = spawn_monitor(Example, :explode, [])

    receive do
      {:DOWN, ref, :process, from_pid, reason} -> IO.puts("Exit reason: #{reason}")
    end
  end
end

iex> Example.run
Exit reason: kaboom
:ok

Agent

Agent 是后台运行的可以保存状态进程的抽象，我们可以在应用和节点中的进程中获取它的状态。Agent 的状态被设置成函数的返回值：

iex> {:ok, agent} = Agent.start_link(fn -> [1, 2, 3] end)
{:ok, #PID<0.65.0>}

iex> Agent.update(agent, fn (state) -> state ++ [4, 5] end)
:ok

iex> Agent.get(agent, &(&1))
[1, 2, 3, 4, 5]

如果我们给 Agent 命名，后面就可以用名字而不是 PID 来指代它：

iex> Agent.start_link(fn -> [1, 2, 3] end, name: Numbers)
{:ok, #PID<0.74.0>}

iex> Agent.get(Numbers, &(&1))
[1, 2, 3]

Task

Task 提供了一种方式在后台执行一个函数，并且可以后面再获取它的返回值。在处理耗时操作的时候，tasks 会很有用，因为它们不阻塞当前的程序。

defmodule Example do
  def double(x) do
    :timer.sleep(2000)
    x * 2
  end
end

iex> task = Task.async(Example, :double, [2000])
%Task{pid: #PID<0.111.0>, ref: #Reference<0.0.8.200>}

# Do some work

iex> Task.await(task)
4000