Clojure上手

Clojure，這是什麼鬼？一門基於JVM（如今也有基於.NET CLR的了：Clojure CLR） 的函數式編程語言。在JVM平臺運行的時候，會被編譯爲JVM的字節碼進行運算。。爲何要學它？其設計思想獨特。有何先進獨特之處？後面我會講。

 

說實話，如今編程語言滿天飛，哥也只是玩過C/C++/Basic/C#/javascript/Java/Python，，哥最喜歡的語言麼？看平臺了。Windows是C#，跨平臺Java，腳本Python。其它的，好比： 「最純的函數式語言」Haskell、「天生擅長高併發的」Erlang，「當紅辣子雞的併發語言」Go，「上手最快的高併發語言」Node，「簡約而不簡單」的Scala.....，這些都是很棒的語言。哥今天來學一門獨特的語言Clojure，首先由於它是LISP —— 一門富有傳奇色彩的語言，其次，它小巧、簡潔、穩定，是很是酷的語言，既繼承了lisp的優美，也保留了java的實效，還具備高併發的特性。並且有個有名的應用實例，那就是Twitter Storm流式計算框架——開源實時Hadoop，是用Clojure語言寫的。拿來玩玩，不選它選誰呢？

 

環境安裝

 

哥今天是在一臺win7的筆記本上來安裝的（mac的兄弟此處能夠鄙視我~），首先機器要安裝好JDK7和maven並已配置好環境變量，而後Google搜索「clojure install」，下載與安裝leiningen（這是什麼鬼？Clojure的項目構建工具，能夠自動給你搞定clojure項目打包依賴），設置環境變量，最後是安裝IDE插件，例如：Emacs、Eclipse（至少Kepler）。OK，搞定！

 

使用 immutable 數據

 

這是Clojure在理念上與咱們日常的Java或c#最大的區別，即便用不可改變的值，這兒的值能夠是數字、字符串、向量、映射或集合。一旦建立，值不可改變。Clojure不是讓「內存變量」的內容可變，而是讓符號綁定到不一樣的不可變值上。

 

例如：( def hello ( fn [] "Hello, world!" ) )

這段Clojure代碼把標識符hello綁定了一個值，這個值是一個函數（函數式編程意味着函數是一個值）： (fn [] "Hello, world!")，不帶參數，輸出"Hello, workld!"。咱們運行一下：(hello)，輸出Hello, workld!

 

如今咱們讓它從新綁定另一個值：( defn hello ( fn [] "Get shit done!" ) )

這段Clojure代碼把標識符hello綁定了另一個值，這個值是一個函數： (fn [] "Get shit donw!")，不帶參數，輸出"Get shit done!"。

 

注意：與java等的變量賦值相比，區別是一個是變量內容變了，一個是值一旦建立，不可改變，符號從新綁定是指在不一樣時期指向不一樣的值。

 

使用 immutable 數據的好處是什麼？區分identity和value，value不可變，給identity賦值新的value時都要通過語言內製定的function，由語言來保證一致性，讓編寫併發程序變得容易。這個併發的特性後面會講到。

 

閉包（closure）

 

閉包是函數式編程中很是重要的特性，Clojure的閉包很相似javascript的閉包，舉個栗子：

 

(defn double-op

　　[f]

　　(fn [& args]

　　　　(* 2 ( apply f args ))) )

(def double-add (double-op +))

 

 

上面代碼的詳細解釋：第一行定義一個名爲「double-op」函數，這個函數用一個形參f。這個形參f應該是一個函數，由於咱們的函數體是一個用fn（fn是一個宏，能夠理解爲宏也是一種可以動態生成函數的方式，且功能上強大不少）定義的匿名函數。這個匿名函數能夠接受一或者多個參數（形參名字args前的「&」代表了這一點）。這個匿名函數會經過傳入的實參（也就是f的值）而完整化，並做爲函數「double-op」的返回值。函數apply會將第一個實參（通常爲一個函數）做用於其他的實參之上，也就是說調用第一個實參表明的函數，並將其他的實參做爲其參數傳入。使用apply的好處在於沒必要馬上在代碼中填入傳入「其他的實參」，而能夠用引用名代替。這時，這些「其他的實參」能夠被叫作預參數。倒數第二行代碼定義了一個名爲「double-add」的引用，這個引用返回一個函數。這個返回的函數是經過向函數「double-op」傳入函數「+」而完整化後得出的。換句話說，咱們在這裏定義了一個名爲「double-add」的函數。調用方法是：(double-add 5 6)，輸出 22（把全部「其他的參數」相加並乘以2）。

 

併發（Concurrency）

 

Java的狀態模型從根本上來講是基於狀態可變思想的，這直接致使併發代碼的安全問題，因此OOP的java的併發編程很是複雜，只能靠悲觀鎖（locking），或CAS來解決。固然，OOP的真正優點在於對現實世界的建模，而不是數據處理。咱們應該辯證的看待不一樣範式的編程語言，死磕一個必然會使思想禁錮，甚至編程靈感盡失。回到正題，Clojure的指導思想是把線程彼此隔開來實現線程安全，開發人員不用care線程調度，讓Clojure來管理線程池。假設「沒有共享資源」的基線和採用不可變值使Clojure避開了不少Java面臨的問題。舉例來講，Clojure的Ref併發模型使用STM機制，該模型在符號和值之間引入了一個額外的中間層，符號綁定到值的引用上，而不是直接綁定到值上，這個系統是事務化的，由Clojure運行時來進行協調，開發人員無需擔心任何鎖問題。

 

STM機制比較抽象，舉個栗子吧：銀行轉帳的時候，客戶的銀行餘額顯然應該是可變的，並且確定會有多個線程會對這個餘額進行讀寫，Clojure對於這種狀況提供了軟件事務內存(Software Transactional Memory -- STM)，STM的做用簡單點說就是咱們沒法直接對狀態進行讀寫, STM代理了咱們對於狀態的全部讀寫，當咱們說要一個狀態進行修改的時候，STM充當了餘額狀態與值的中間層 -- 也就是說多線程之間的協調由STM幫咱們搞定了，天然不會有問題了。

 

以上是對STM的粗略解釋，要深刻研究建議去閱讀R. Mark Volkmann的論文《Software Transactional Memory》。

 

下面是使用ref的一段代碼，不解釋了，本身去玩吧：

(import ' (java.util.concurrent Executors) )

;;(test-stm 10 10 10000)

;;-> (550000 550000 550000 550000 550000 550000 550000 550000 550000 550000)

(defn test-stm [nitems nthreads niters]

　　(let [refs (map ref ( repeat nitems 0 ))

　　　　pool (Executors/newFixedThreadPool nthreads )

　　　　　　tasks (map (fn [t]

　　　　　　(fn []

　　　　　　　　(dotimes [n niters]

　　　　　　　　　　(dosync

　　　　　　　　　　　　(doseq [r refs]

　　　　　　　　　　　　　　(alter r + 1 t ))) )))

　　　　　　(range nthreads ))]

　　(doseq [future (.invokeAll pool tasks)]

　　　　(.get future) )　　

　　(.shutdown pool)

(map deref refs)) )

 

能夠看到比起冗長的Java，Clojure的語法很是簡練，封裝的很好，既繼承了lisp的優美，也保留了java的實效，還具備高併發的特性。

 

CPU/網絡I/O高併發

 

如今所謂的「高併發」不少是指網絡I/O高併發，具體來講指的是單進程接受多少多少個鏈接，例如：Node.JS實現了這個，能夠用不多的資源吃滿I/O，這裏的資源的重點天然是指內存和CPU。而Clojure的高併發徹底不是指的這個，Clojure的STM高併發指的是CPU密集型的高併發，不是網絡I/O， 這點不要搞錯了。其網絡I/O高併發徹底依賴JVM，或是其餘的NIO框架好比Netty或Mina什麼的，因此Clojure 提供了相對更爲正交的功能集合（STM，併發支持，獨立的異步 I/O 庫）

原文：Clojure上手

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