Scalaz(44)- concurrency :scalaz Future,尚不完整的多线程类型
scala已经配备了自身的Future类。我们先举个例子来了解scala Future的具体操作:
- import scala.concurrent._
- import ExecutionContext.Implicits.global
- object scalafuture {
- def dbl(i: Int): Future[Int] = Future { Thread.sleep() ; i + i }
- //> dbl: (i: Int)scala.concurrent.Future[Int]
- val fdbl = dbl() //> fdbl : scala.concurrent.Future[Int] = List()
- fdbl.onSuccess {
- case a => println(s"${a/2} + ${a/2} = $a")
- }
- println("calculating ...") //> calculating ...
- Thread.sleep() //> 3 + 3 = 6
- }
这是一个标准的异步运算;在成功完成运算事件上绑定callback来获取在其它线程中的运算结果。我们也可以进行异常处理:
- val fdz = Future { / } //> fdz : scala.concurrent.Future[Int] = List()
- fdz.onFailure {
- case e => println(s"error message {${e.getMessage}}")
- }
- Thread.sleep() //> error message {/ by zero}
又或者同时绑定运算成功和失败事件的callback函数:
- import scala.util.{Success, Failure}
- fdz onComplete {
- case Success(a) => println(s"${a/2} + ${a/2} = $a")
- case Failure(e) => println(s"error message {${e.getMessage}}")
- }
- Thread.sleep() //> error message {/ by zero}
scala Future 实现了flatMap,我们可以把几个Future组合起来用:
- def dbl(i: Int): Future[Int] = Future { Thread.sleep(); i + i }
- //> dbl: (i: Int)scala.concurrent.Future[Int]
- def sqr(i: Int): Future[Int] = Future { i * i } //> sqr: (i: Int)scala.concurrent.Future[Int]
- def sum(a: Int, b: Int): Future[Int] = Future { a + b }
- //> sum: (a: Int, b: Int)scala.concurrent.Future[Int]
- val fsum = for {
- a <- dbl()
- b <- sqr(a)
- c <- sum(a,b)
- } yield c //> fsum : scala.concurrent.Future[Int] = List()
- fsum onSuccess { case c => println(s"the combined result is: $c") }
- Thread.sleep() //> the combined result is: 42
scala Future利用flatMap实现了流程运算:先运算dbl再sqr再sum,这个顺序是固定的即使它们可能在不同的线程里运算,因为sqr依赖dbl的结果,而sum又依赖dbl和sqr的结果。
好了,既然scala Future的功能已经比较完善了,那么scalaz的Future又有什么不同的特点呢?首先,细心一点可以发现scala Future是即时运算的,从下面的例子里可以看出:
- import scala.concurrent.duration._
- val fs = Future {println("run now..."); System.currentTimeMillis() }
- //> run now...
- //| fs : scala.concurrent.Future[Long] = List()
- Await.result(fs, .second) //> res0: Long = 1465907784714
- Thread.sleep()
- Await.result(fs, .second) //> res1: Long = 1465907784714
可以看到fs是在Future构建时即时运算的,而且只会运算一次。如果scala Future中包括了能产生副作用的代码,在构建时就会立即产生副作用。所以我们是无法使用scala Future来编写纯函数的,那么在scalaz里就必须为并发编程提供一个与scala Future具同等功能但又不会立即产生副作用的类型了,这就是scalaz版本的Future。我们看看scalaz是如何定义Future的:scalaz.concurrent/Future.scala
- sealed abstract class Future[+A] {
- ...
- object Future {
- case class Now[+A](a: A) extends Future[A]
- case class Async[+A](onFinish: (A => Trampoline[Unit]) => Unit) extends Future[A]
- case class Suspend[+A](thunk: () => Future[A]) extends Future[A]
- case class BindSuspend[A,B](thunk: () => Future[A], f: A => Future[B]) extends Future[B]
- case class BindAsync[A,B](onFinish: (A => Trampoline[Unit]) => Unit,
- f: A => Future[B]) extends Future[B]
- ...
Future[A]就是个Free Monad。它的结构化表达方式分别有Now,Async,Suspend,BindSuspend,BindAsync。我们可以用这些结构实现flatMap函数,所以Future就是Free Monad:
- def flatMap[B](f: A => Future[B]): Future[B] = this match {
- case Now(a) => Suspend(() => f(a))
- case Suspend(thunk) => BindSuspend(thunk, f)
- case Async(listen) => BindAsync(listen, f)
- case BindSuspend(thunk, g) =>
- Suspend(() => BindSuspend(thunk, g andThen (_ flatMap f)))
- case BindAsync(listen, g) =>
- Suspend(() => BindAsync(listen, g andThen (_ flatMap f)))
- }
free structure类型可以支持算式/算法关注分离,也就是说我们可以用scalaz Future来描述程序功能而不涉及正真运算。scalaz Future的构建方式如下:
- import scalaz._
- import Scalaz._
- import scalaz.concurrent._
- import scala.concurrent.duration._
- object scalazFuture {
- val fnow = Future.now {println("run..."); System.currentTimeMillis()}
- //> run...
- //| fnow : scalaz.concurrent.Future[Long] = Now(1465909860301)
- val fdelay = Future.delay {println("run..."); System.currentTimeMillis()}
- //> fdelay : scalaz.concurrent.Future[Long] = Suspend(<function0>)
- val fapply = Future {println("run..."); System.currentTimeMillis()}
- //> fapply : scalaz.concurrent.Future[Long] = Async(<function1>)
可以看到fnow是个即时运算的构建器,而这个now就是一个lift函数, 它负责把一个普通无副作用运算升格成Future。fdelay,fapply分别把运算存入trampoline进行结构化了。我们必须另外运算trampoline来运行结构内的运算:
- fdelay.run //> run...
- //| res0: Long = 1465910524847
- Thread.sleep()
- fdelay.run //> run...
- //| res1: Long = 1465910525881
- fapply.run //> run...
- //| res2: Long = 1465910525883
- Thread.sleep()
- fapply.run //> run...
- //| res3: Long = 1465910526884
scalaz Future只有在运算时才会产生副作用,而且可以多次运算。
我们可以用即时(blocking)、异步、定时方式来运算Future:
- fapply.unsafePerformSync //> run...
- //| res4: Long = 1465958049118
- fapply.unsafePerformAsync {
- case a => println(a)
- }
- Thread.sleep()
- fapply.unsafePerformSyncFor( second) //> run...
- //| 1465958051126
- //| run...
- //| res5: Long = 1465958052172
结构化状态Async代表了scalaz Future的多线程处理特性:
- /**
- * Create a `Future` from an asynchronous computation, which takes the form
- * of a function with which we can register a callback. This can be used
- * to translate from a callback-based API to a straightforward monadic
- * version. See `Task.async` for a version that allows for asynchronous
- * exceptions.
- */
- def async[A](listen: (A => Unit) => Unit): Future[A] =
- Async((cb: A => Trampoline[Unit]) => listen { a => cb(a).run })
- /** Create a `Future` that will evaluate `a` using the given `ExecutorService`. */
- def apply[A](a: => A)(implicit pool: ExecutorService = Strategy.DefaultExecutorService): Future[A] = Async { cb =>
- pool.submit { new Callable[Unit] { def call = cb(a).run }}
- }
- /** Create a `Future` that will evaluate `a` after at least the given delay. */
- def schedule[A](a: => A, delay: Duration)(implicit pool: ScheduledExecutorService =
- Strategy.DefaultTimeoutScheduler): Future[A] =
- Async { cb =>
- pool.schedule(new Callable[Unit] {
- def call = cb(a).run
- }, delay.toMillis, TimeUnit.MILLISECONDS)
- }
我们看到apply和schedule在构建Future时对运算线程进行了配置。
如果我们需要模仿scala Future的功效可以用unsafeStart:
- val fs = fapply.unsafeStart //> run...
- //| fs : scalaz.concurrent.Future[Long] = Suspend(<function0>)
- fs.run //> res6: Long = 1465958922401
- Thread.sleep()
- fs.run //> res7: Long = 1465958922401
我们也可以用scala Future的callback方式用async函数把自定义的callback挂在构建的Future上:
- def fu(t: Long): Future[String] =
- Future.async[String]{k => k(s"the curreent time is: ${t.toString}!!!")}
- //> fu: (t: Long)scalaz.concurrent.Future[String]
- fu(System.currentTimeMillis()).run //> res8: String = the curreent time is: 1465958923415!!!
scala Future和scalaz Future之间可以相互转换:
- import scala.concurrent.{Future => sFuture}
- import scala.concurrent.ExecutionContext
- import scala.util.{Success,Failure}
- def futureTozFuture[A](sf: sFuture[A])(implicit ec: ExecutionContext): Future[A] =
- Future.async {cb => sf.onComplete {
- case Success(a) => cb(a)
- // case Failure(e) => cb(e)
- }} //> futureTozFuture: [A](sf: scala.concurrent.Future[A])(implicit ec: scala.con
- //| current.ExecutionContext)scalaz.concurrent.Future[A]
- def zFutureTosFuture[A](zf: Future[A]): sFuture[A] = {
- val prom = scala.concurrent.Promise[A]
- zf.unsafePerformAsync {
- case a => prom.success(a)是
- }
- prom.future
- }
突然发现scalaz Future是没有异常处理(exception)功能的。scalaz提供了concurrent.Task类型填补了Future的这部分缺陷。我们会在下篇讨论Task。
我们用上面scala Future的例子来示范scalaz Future的函数组合能力:
- def dbl(i: Int): Future[Int] = Future { i + i } //> dbl: (i: Int)scalaz.concurrent.Future[Int]
- def sqr(i: Int): Future[Int] = Future { i * i } //> sqr: (i: Int)scalaz.concurrent.Future[Int]
- def sum(a: Int, b: Int): Future[Int] = Future { a + b }
- //> sum: (a: Int, b: Int)scalaz.concurrent.Future[Int]
- val fsum = for {
- a <- dbl()
- b <- sqr(a)
- c <- sum(a,b)
- } yield c //> fsum : scalaz.concurrent.Future[Int] = BindAsync(<function1>,<function1>)
- fsum.unsafePerformAsync {
- case a => println(s"result c is:$a")
- }
- Thread.sleep() //> result c is:42
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