Clojure 并发编程

在Clojure编程中，大多数数据类型是不可变的，因此当涉及并发编程时，使用这些数据类型的代码在多个处理器上运行时是相当安全的。 但是许多次，需要共享数据，并且当涉及多个处理器的共享数据时，有必要确保在使用多个处理器时保持数据的状态的完整性。 这被称为并发编程，Clojure提供对这种编程的支持。

通过dosync，ref，set，alter等暴露的软件事务存储器系统（STM）支持以同步和协调的方式共享线程之间的变化状态。 代理系统支持以异步和独立的方式共享线程之间的变化状态。 原子系统支持以同步和独立的方式共享线程之间的变化状态。 而通过def，绑定等暴露的动态var系统支持隔离线程内的变化状态。

其他编程语言也遵循并行编程模型。

• 它们直接引用可以更改的数据。
  

• 如果需要共享访问，则对象被锁定，值被更改，并且进程继续下一次访问该值。

在Clojure中没有锁，但是对不可变持久数据结构的间接引用。

Clojure中有三种类型的引用。

• Vars -更改在线程中隔离。

• Refs -更改在线程之间进行同步和协调。

• Agents -涉及线程之间的异步独立变化。

在Clojure中有关并发编程的以下操作是可能的。

事务

Clojure中的并发是基于事务。 引用只能在事务中更改。 在事务中应用以下规则。

• 所有的变化都是atomic和孤立的。
• 对引用的每个更改都发生在事务中。
• 没有事务看到另一个事务所造成的影响。
• 所有事务都放在dosync块中。

我们已经看到了dosync块做了什么，让我们再看看。

dosync

在包含表达式和任何嵌套调用的事务中运行表达式（在隐式do中）。 如果此线程上没有运行，则启动事务。 任何未捕获的异常将中止事务并流出dosync。

以下是 dosync 的基本语法。

语法

(dosync expression)

参数 - 'expression'是将在dosync块中出现的一组表达式。

返回值 -无。

让我们看一个例子，其中我们试图改变一个引用变量的值。

例

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (def names (ref []))
   (alter names conj "Mark"))
(Example)

输出

上述程序运行时出现以下错误。

Caused by: java.lang.IllegalStateException: No transaction running
   at clojure.lang.LockingTransaction.getEx(LockingTransaction.java:208)
   at clojure.lang.Ref.alter(Ref.java:173)
   at clojure.core$alter.doInvoke(core.clj:1866)
   at clojure.lang.RestFn.invoke(RestFn.java:443)
   at clojure.examples.example$Example.invoke(main.clj:5)
   at clojure.examples.example$eval8.invoke(main.clj:7)
   at clojure.lang.Compiler.eval(Compiler.java:5424)
   ... 12 more

从错误中，您可以清楚地看到，您不能在不首先启动事务的情况下更改引用类型的值。

为了使上面的代码工作，我们必须把alter命令放置在dosync块中，如下面的程序所做。

例

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (def names (ref []))
   
   (defn change [newname]
      (dosync
         (alter names conj newname)))
   (change "John")
   (change "Mark")
   (println @names))
(Example)

上述程序产生以下输出。

输出

[John Mark]

让我们看另一个dosync的例子。

例

(ns clojure.examples.example
   (:gen-class))
(defn Example []
   (def var1 (ref 10))
   (def var2 (ref 20))
   (println @var1 @var2)
   
   (defn change-value [var1 var2 newvalue]
      (dosync
         (alter var1 - newvalue)
         (alter var2 + newvalue)))
   (change-value var1 var2 20)
   (println @var1 @var2))
(Example)

在上面的例子中，我们有两个值在dosync块中被改变。 如果事务成功，则两个值都将改变，否则整个事务将失败。

上述程序产生以下输出。

输出

10 20
-10 40