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elixir-第一部分-入门

2026-03-17 11:35:55

让我们来看一个现实生活中的例子。

我曾专业参与过两个网络服务器的开发，这两个服务器有着相似的技术需求：

服务大量客户端、
处理长时间运行的请求、
管理服务器范围内的内存状态、
持久化那些必须在操作系统进程和机器重启后仍然存在的数据，
以及运行后台作业。

表1.1 两个实际Web服务器中使用的技术对比

技术要求	服务器A	服务器B
HTTP服务器	NGINX and Phusion Passenger	Erlang
请求处理	Ruby on Rails	Erlang
长时间运行的请求	Go	Erlang
服务器级状态	Redis	Erlang
可持久化数据	Redis and MongoDB	Erlang
后台作业	cron, Bash scripts, and Ruby	Erlang
服务崩溃恢复	Upstart	Erlang

说明-服务器A

服务器A由多种技术提供支持，其中大多数在业内广为人知。选择这些技术都有特定的原因：每引入一项技术，都是为了解决系统中已存在技术的某个缺陷。
例如，Ruby on Rails通过单独的操作系统进程处理并发请求。
我们需要一种在这些不同进程之间共享数据的方式，因此引入了Redis。
同样，MongoDB用于管理持久化的前端数据，其中最常见的是与用户相关的信息。
因此，服务器A中使用的每一项技术都有其合理性，但整个解决方案看起来较为复杂。
它并非包含在单个项目中，各个组件是单独部署的，要在开发机器上启动整个系统也并非易事。
我们不得不开发一款工具来帮助我们在本地启动该系统！

服务器B

相比之下，服务器B在仅依赖单一技术的情况下满足了相同的技术要求，它使用了专为这些目的创建且已在大型系统中得到验证的平台功能。
此外，整个服务器是一个单一项目，运行在单个BEAM实例中——在生产环境中，它仅在一个操作系统进程内运行，使用少量操作系统线程。
并发完全由Erlang调度器处理，且该系统具有可扩展性、响应性和容错能力。
由于它是作为单个项目实现的，因此该系统更易于管理、部署和在开发机器上本地运行。

注意

需要注意的是，Erlang工具并不总是主流解决方案的成熟替代品，例如像NGINX这样的Web服务器、像MongoDB这样的数据库服务器以及像Redis这样的内存键值存储。
但Erlang为你提供了多种选择，使得完全使用Erlang来实现初始解决方案成为可能，并且当Erlang解决方案不够用时，还可以采用其他技术。
这让整个系统更加同质化，因此也更易于开发和维护。
值得注意的是，Erlang并非孤立存在。
它可以运行用C、C++或Rust等语言编写的进程内代码，还能与消息队列、内存键值存储和外部数据库等外部组件进行通信。
因此，选择Erlang并不意味着你无法使用现有的第三方技术。
相反，你可以在需要的时候选择使用它们，而不是因为你的主要开发平台没有为你提供解决问题的工具。

开发平台

Erlang不仅仅是一种编程语言。它是一个成熟的开发平台，由四个不同的部分组成：语言、虚拟机、框架和工具。
Erlang 语言是编写在 Erlang 虚拟机中运行的代码的主要方式。它是一种简单的函数式语言，具有基本的并发原语。
用Erlang编写的源代码会被编译成字节码，然后在BEAM中执行。这正是真正的魔力所在。该虚拟机可将你的并发Erlang程序并行化，并负责进程隔离、分布式处理以及系统的整体响应能力。
该版本的标准部分是一个名为开放电信平台（OTP）的框架。尽管其名称有些误导性，但该框架与电信系统毫无关系。它是一个通用框架，可简化许多典型的Erlang任务，包括以下内容：
并发和分布式模式
并发系统中的错误检测与恢复
将代码打包到库中
系统部署
代码实时更新
OTP在许多生产系统中经过了实战检验，并且是Erlang中如此重要的组成部分，以至于很难在两者之间划清界限。甚至官方发行版也被称为Erlang/OTP。
这些工具用于多项典型任务，例如编译Erlang代码、启动BEAM实例、创建可部署的发行版、运行交互式shell、连接到正在运行的BEAM实例等等。BEAM及其附带工具均为跨平台工具。

Elixir 对比 Erlang 的代码简化示例

完整的 Erlang 求和服务器代码

-module(sum_server).
-behaviour(gen_server).

%% 对外暴露的 API
-export([start/0, sum/3]).

%% gen_server 回调函数（必须实现，即使不需要）
-export([init/1, handle_call/3, handle_cast/2, handle_info/2, 
         terminate/2, code_change/3]).

%% 启动服务器进程
start() -> 
    gen_server:start(?MODULE, [], []).

%% 调用求和方法
sum(Server, A, B) -> 
    gen_server:call(Server, {sum, A, B}).

%% 初始化回调（必须实现）
init(_Args) -> 
    {ok, undefined}.

%% 处理同步调用（核心求和逻辑）
handle_call({sum, A, B}, _From, State) -> 
    {reply, A + B, State}.

%% 以下是必须实现但本示例用不到的空回调
handle_cast(_Msg, State) -> 
    {noreply, State}.

handle_info(_Info, State) -> 
    {noreply, State}.

terminate(_Reason, _State) -> 
    ok.

code_change(_OldVsn, State, _Extra) -> 
    {ok, State}.

对应的 Elixir 实现

defmodule SumServer do
  # 使用 GenServer 行为，Elixir 自动处理回调默认实现
  use GenServer

  # 启动服务器进程（简化语法）
  def start do
    GenServer.start(__MODULE__, nil)
  end

  # 调用求和方法（语法糖简化调用）
  def sum(server, a, b) do
    GenServer.call(server, {:sum, a, b})
  end

  # 仅需实现核心回调，其余由 use GenServer 自动生成默认实现
  @impl true
  def handle_call({:sum, a, b}, _from, state) do
    {:reply, a + b, state}
  end
end

代码简化的核心体现

1. 减少样板代码：

Erlang 必须显式导出所有 gen_server 回调函数（即使是空实现），而 Elixir 通过 use GenServer 自动生成这些默认回调，仅需实现核心逻辑。
Erlang 需手动写 init/1 空实现，Elixir 若不需要自定义初始化，可完全省略。

2. 语法更简洁直观：

Elixir 支持小写变量名（符合主流语言习惯），Erlang 强制原子 / 变量命名规范（大写变量、小写原子）。
Elixir 的 @impl true 注解明确标记回调实现，代码可读性更高；Erlang 需通过命名和导出隐式关联回调。

3. 调用简化：

Elixir 中 MODULE 是语言内置宏，替代 Erlang 的 ?MODULE 预处理器宏，更符合函数式语法风格。
Elixir 的 GenServer 封装进一步简化了进程启动和调用的参数传递。

Elixir 其他核心优势（补充原文）

除了代码简化，Elixir 相比 Erlang 还有这些关键提升：

1. 更丰富的语法特性：

模式匹配增强（支持在函数参数、case 语句外的更多场景）。
管道操作符 |>：让链式调用更易读，例如 data |> process1() |> process2() 替代 Erlang 的嵌套调用 process2(process1(data))。
列表推导、字符串插值等现代化语法。

2. 统一的工具链：

Mix（构建工具）：一站式处理编译、测试、依赖管理、打包部署，替代 Erlang 分散的 erlc、rebar 等工具。
ExUnit（测试框架）：内置的单元测试工具，Erlang 需依赖第三方框架（如 eunit）。

3. 更好的生态兼容与扩展：

完全兼容 Erlang 库：可直接调用 Erlang 的 gen_server、OTP 等核心模块，无需适配。
社区生态更丰富：Phoenix（Web 框架）、Ecto（数据库访问层）等成熟库，弥补 Erlang 在 Web 开发、数据处理领域的生态短板。

总结

代码简化：Elixir 通过 use GenServer 自动生成默认回调，大幅减少 Erlang 中必须编写的样板代码，仅需聚焦核心业务逻辑。
语法友好：更符合现代编程语言的语法习惯（小写变量、管道操作符、字符串插值），降低学习和开发成本。
生态完善：兼容 Erlang 所有核心能力（OTP、BEAM 虚拟机），同时提供统一工具链和丰富的上层库，兼顾高性能与开发效率。