Erlang OTP学习（1）：gen_server

在《Programming Erlang》的OTP introduction章节中，作者通过循序渐进的方式，向我们展示了gen_server设计思路，现在做下总结：

在具体看gen_server之前，我们先看一个server通用框架:


在这个server里，你几乎看不到任何和具体功能相关的东西，它只提供了一个server所具备的基本框架，那它是如何运行的呢？
当我们调用start函数时，就启动了一个服务，如果服务器接收到一条消息，那么它将会把这条消息转交给Mod:handle_call或者Mod:handle_cast处理 ，然后把执行结果返回给客户端（可选），接着继续等待新消息。

从这个过程中我们不难发现，服务器实际上充当着“代理”的角色，而真正处理客户端请求的其实是另外一个Module（我们称之为：callback模块)

这样有什么好处呢？ 我谈谈自己的拙见：
1.解耦，把服务器功能部分和非公能部分分离，这样可以我们就可以更加专注于服务器功能模块的编写（即callback模块)
2.复用性，如果我们希望开发一个具有新功能的server，我们可以复用现有的server框架，然后编写具有新功能的callback Module即可

现在我们看一个callback Module例子(它提供了KV存储功能)


其中init, handle_call方法是用来供server端回调的，而add,find，start方法是供客户端调用的

我们看下执行结果：


现在我们来简单分析下整个执行流程：
stroage:start() 启动了一个名为kv_server的服务，并且使用storage模块作为该服务的callback Module, 接着就阻塞在loop方法中，等待着新消息的到来....这时候，当我们调用storage:add(name, diaocow)，就向kv_server发送了一条请求消息{add, name, diaocow}，当kv_server接受到这条消息后，自己并没有处理，而是转交给他的callback模块storage处理，并且把处理后的结果返回给客户端,，然后继续等待着新消息...

可以看出server模块充当着代理的角色（接受客户端消息 -> 发给callback模块处理 -> 将处理结果返回给客户端），而storage模块一方面给server提供callback（真正负责处理客户端请求），另一方面给客户端提供了可以调用的接口（譬如这里的add和find接口）。

当你需要修改这个server的功能时，只需要修改callback模块即可，是不是非常方便呢  ^_^


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说了那么多，那么gen_server到底是什么呢？ 其实它提供了类似上述理念的通用server框架，只不过比我们更加稳健，完善，如果你需要编写具有某个功能的server，使用gen_server可以让你专注于功能本身的编写，即callback模块

那如何编写一个gen_server的callback模块呢？只需三步
1.给你的callback Module起一个名字
2.确定需要向外界（客户端）提供的接口
3.实现gen_server所要求的回调接口
 
现在我们使用gen_server重新实现一下KV存储


运行下程序，一切ok


现在我们就详细解释下new_storage模块中每个方法的作用：

1.-behaviour(gen_server)
它表示让编译器检查，当前module是否实现了gen_server指定的所有回调接口，若我注释掉某一个回调接口（譬如code_change/3），编译时会报：


2.gen_server:start_link(ServerName, Module, Args, Options) -> Result
这个方法用来启动一个server，其中：
参数ServerName指定了服务名
参数Module指定了该server的callback模块
参数Args将作为服务初始化的启动参数（服务初始化时会调用：Module:init([Args])）
参数Options指定了一些特性参数，通常可以直接使用[]

如果服务启动成功，返回{ok, Pid}

3.Module:init([Args])
这个方法会在服务初始化时被回调，参数Args就是gen_server:start_link中倒数第二个参数，若初始化成功，该方法放回{ok, State},其中State将作为启动服务的State

4.gen_server:call(ServerRef, Request)
这个方法供callback模块向ServerRef代表的服务发送Request请求（callback模块通常会在之上再封装一层接口供客户端调用，譬如这里的add，find方法），注意该方法是一个同步调用，它会一直等待服务器返回一个响应消息（除非等待超时，默认5s）

5.Module:handle_call(Request, From, State) -> Result
这是一个回调方法，用来处理gen_server:call(ServerRef, Request)发出的请求，其中：
Request，表示客户端请求
From，表示请求来自哪个客户端
State，表示当前服务器状态

Result为handle_call 请求处理结果，它有以下几种类型
{reply,Reply,NewState}
{reply,Reply,NewState,Timeout}
{reply,Reply,NewState,hibernate}
{noreply,NewState}
{noreply,NewState,Timeout}
{noreply,NewState,hibernate}
{stop,Reason,Reply,NewState} | {stop,Reason,NewState}

这几种返回值有什么区别呢？
如果返回的是以reply开头，那么Reply将会作为响应返回给客户端
如果返回的是以noreply开头，那么服务器将不会返回任何消息给客户端（这会导致客户端阻塞，因为客户端调用的gen_server:call方法是一个同步调用，当它发出请求后，会一直等待服务器发送响应消息，除非等待超时）

6.gen_server:cast(ServerRef, Request)
这个方法同gen_server:call(ServerRef, Request)，但它最大的区别就是该调用是异步的，它不需要等待服务器返回任何处理结果

7.Module:handle_cast(Request, State) -> Result
这个方法用来处理gen_server:cast(ServerRef, Request)发出的请求，由于不会返回结果给客户端，所以参数列表中也没有From

关于gen_server更多api，请参看：http://www.erlang.org/doc/man/gen_server.html
otp官方文档：http://www.erlang.org/doc/design_principles/gen_server_concepts.html


现在我们已经把gen_server设计的大体思想说了一遍，即：gen_server实现了一个通用server框架，若我们需要开发某功能，只需要按照gen_server回调接口规范，编写相应的callback Module即可

评论

3 楼 phplife 2015-06-01  

写的很棒，对我很有帮助，thx!

2 楼 DiaoCow 2013-01-10  

standalone 写道

Great! Very impressive!

1 楼 standalone 2013-01-10  

Great! Very impressive!