Clojure 可变存储类型

Question

我正在尝试从网站上提供的 API 和文档来学习 Clojure。 我对 Clojure 中的可变存储有点不清楚，我想确保我的理解是正确的。 如果我有任何错误的想法，请告诉我。

编辑：当我收到关于其正确性的评论时，我正在更新它。

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免责声明：所有这些信息都是非正式的，并且可能是错误的。 不要使用这篇文章来了解 Clojure 的工作原理。

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变量 始终包含根绑定，也可能包含每线程绑定。 它们与命令式语言中的常规变量相当，不适合在线程之间共享信息。 （感谢 Arthur Ulfeldt）

引用是支持原子事务的线程之间共享的位置，原子事务可以更改单个事务中任意数量引用的状态。 事务在退出同步表达式 (dosync) 时提交，并通过 STM 魔法（回滚、队列、等待等）自动解决冲突。

代理是能够以最小开销在线程之间异步共享信息的位置通过调度独立的操作函数来改变代理的状态。 代理会立即返回，因此是非阻塞的，尽管在分派函数完成之前不会设置代理的值。

原子是可以在线程之间同步共享的位置。 它们支持不同线程之间的安全操作。

以下是我根据何时使用这些结构进行的友好总结：

• 变量就像命令式语言中的常规旧变量。 （尽可能避免）
• 原子类似于 Var，但具有线程共享安全性，允许立即读取和安全设置。 （感谢 Martin）
• 代理就像一个原子，但它不会阻塞，而是生成一个新线程来计算其值，只有在更改值的过程中才会阻塞，并且可以让其他线程知道它是分配完毕。
• 引用是在事务中将自身锁定的共享位置。 我们不需要让程序员决定每段锁定代码的竞争条件期间会发生什么，而是启动一个事务并让 Clojure 处理该事务中引用之间的所有锁定条件。

另外，一个相关的概念是函数future。 对我来说，未来对象似乎可以被描述为同步代理，在计算完成之前根本无法访问该值。 它也可以被描述为非阻塞 Atom。 这些是对未来的准确构想吗？

Answer 1

听起来您真的很了解 Clojure！ 干得好:)

变量有一个在所有线程中可见的“根绑定”，每个单独的线程都可以更改它看到的值，而不会影响其他线程。 如果我的理解是正确的，则 var 不能仅存在于一个线程中，而没有对所有人可见的根绑定，并且在第一次使用 (def ... ) 定义它之前，它不能“反弹”。

引用在包含更改的 (dosync ...) 事务结束时提交，但仅当事务能够以一致状态完成时才提交。

Answer 2

我认为你关于 Atoms 的结论是错误的：

原子类似于 Var，但具有线程共享安全性，在值发生更改之前会阻塞

原子通过 swap! 进行更改，或者通过 compare-and-set! 进行低级更改。 这永远不会阻止任何东西。 swap! 的工作方式类似于只有一个引用的事务：

1. 旧值从原子中获取并存储在线程本地，
2. 该函数将应用于旧值以生成新值
3. 如果比较成功，则 -set 以旧值和新值调用； 只有当原子的值没有被任何其他线程更改（仍然等于旧值）时，才会写入新值，否则操作会在（1）处重新开始，直到最终成功。

Answer 3

我发现你的问题有两个问题。

你说：

如果在操作发生时访问代理，则在操作完成之前不会返回该值

http://clojure. org/agents 说：

代理的状态始终可供任何线程立即读取

，即 您永远不必等待获取代理的值（我假设操作更改的值被代理并以原子方式更改）。

Agent 的 deref 方法的代码如下所示（SVN 修订版 1382）：

public Object deref() throws Exception{
    if(errors != null)
    {
        throw new Exception("Agent has errors", (Exception) RT.first(errors));
    }
return state;

}

不涉及阻塞。

另外，我不明白你的意思（在你的参考部分）

调用 deref 时会提交事务

当 dosync 块的所有操作均已完成、未引发任何异常且没有任何情况导致重试事务时，将提交事务。 我认为 deref 与此无关，但也许我误解了你的观点。

Answer 4

Martin 说得对，Atoms 操作从 1 开始重新启动，直到最终成功。
也称为自旋等待。
虽然值得注意的是真正阻塞在锁上，但执行该操作的线程将被阻塞，直到操作成功，因此它是阻塞操作而不是异步操作。

另外关于 Futures，Clojure 1.1 添加了 Promise 和 futures 的抽象。
Promise 是一种同步构造，可用于将值从一个线程传递到另一个线程。 在交付值之前，任何取消引用 Promise 的尝试都将被阻止。

(def a-promise (promise))
(deliver a-promise :fred)

期货代表异步计算。 它们是一种让代码在另一个线程中运行并获取结果的方法。

(def f (future (some-sexp)))
(deref f) ; blocks the thread that derefs f until value is available

Answer 5

变量并不总是具有根绑定。 在没有绑定的情况下创建 var 是合法的，使用

(def x)

或

(declare x)

尝试在 x 有值之前对其求值将导致

Var user/x is unbound.
[Thrown class java.lang.IllegalStateException]