Loop：緊湊的JVM多核語(yǔ)言

作者：Java 2012-07-16 09:45:17

程序會(huì)在傳輸?shù)絁VM中進(jìn)行編譯，而且會(huì)盡可能地優(yōu)化，這樣在解釋執(zhí)行的時(shí)候就不會(huì)產(chǎn)生性能損失；所有的這一切優(yōu)化都是為了產(chǎn)生高效的可執(zhí)行代碼。

作為一種緊湊簡(jiǎn)潔的JVM編程語(yǔ)言，Loop很明顯地受到了Haskell、Scheme、Ruby和Erlang的影響，而且它也同時(shí)嘗試著將函數(shù)式語(yǔ)言和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)秀特性實(shí)用且一致地整合在一起。

Loop的源碼文件結(jié)構(gòu)一般如下：

module declaration  
import declarations  
functions & type definitions  
free expressions

下面是一個(gè)Loop程序的例子：

module mymodule  
require othermod  
require yet.another  
class Pair ->  
 left: 0 
 right: 0 
main ->  
 new Pair()   # 注釋可以放在任何地方  
#自由表達(dá)式必須放在最后  
print('mymodule is go!')

InfoQ和Loop的創(chuàng)建者Dhanji R. Prasanna進(jìn)行了一次小型的問(wèn)答互動(dòng)，在這之前，有必要對(duì)Dhanji做一下介紹，他是前Google工程師，JAX-RS規(guī)范的作者之一，“依賴注入：設(shè)計(jì)模式”的作者，Manning出版社已經(jīng)將這本書付梓。

InfoQ：Loop相比其他的JVM語(yǔ)言來(lái)說(shuō)有何不同？

Dhanji：我不想做一個(gè)面面俱到的特性比較，不過(guò)我覺(jué)得，若是闡述Loop的設(shè)計(jì)理念，這將能更好地回答你的這個(gè)問(wèn)題，Loop是為了讓開發(fā)者有一個(gè)一致、簡(jiǎn)單而且快樂(lè)的編程經(jīng)歷。所有的特性都是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)過(guò)程中我非常仔細(xì)地考慮了特性之間的交互，不僅僅是句法上，而且還包括了語(yǔ)義。在其他的語(yǔ)言中，你可能有很多方法來(lái)完成一件事情，這已經(jīng)幾乎成為一種語(yǔ)言的特性，但是我覺(jué)得，多數(shù)其他實(shí)現(xiàn)都是不需要的。在Loop中，我嘗試著對(duì)如何完成一件事情做出種種限制，這樣便能夠保持語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔和簡(jiǎn)單，從而得到一個(gè)富有魅力的，感覺(jué)舒適的語(yǔ)法。要知道，閱讀和編寫代碼應(yīng)該是一個(gè)簡(jiǎn)單愉快的過(guò)程。

另外一個(gè)區(qū)別就是Loop源代碼直接編譯成為JVM字節(jié)碼，但是這個(gè)編譯過(guò)程是在傳送到JVM的過(guò)程中完成。也就是說(shuō)它看起來(lái)非常像是一門腳本語(yǔ)言（而且像Lisp一樣是REPL（讀取，求值，打印，循環(huán)）式），但是它的性能實(shí)際上要比真正的解釋型語(yǔ)言要好。我可以讓其他人做基準(zhǔn)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證，不過(guò)現(xiàn)在看來(lái)，在我做的簡(jiǎn)單測(cè)試中，Loop的速度非常快。我也在啟動(dòng)優(yōu)化上花費(fèi)了很多時(shí)間和精力，因此它的啟動(dòng)速度能夠完全達(dá)到JVM的極限，我可以毫不夸張的說(shuō)，啟動(dòng)速度這個(gè)特性通常被大多數(shù)JVM語(yǔ)言給忽略了。

Loop也是緊密地和Java結(jié)合在一起。在Loop程序中可以很方便地調(diào)用Java方法或者使用Java對(duì)象。Lists、Sets和Maps都只是java.util的成員，但是做了一些擴(kuò)展（也簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展了String）。這和其他的語(yǔ)言有區(qū)別，它們是維護(hù)了了兩個(gè)不同的庫(kù)來(lái)對(duì)Java庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)展。

最后，Loop從一開始就內(nèi)建了對(duì)并發(fā)的支持，而且將不可變和狀態(tài)的共享作為不可或缺的特性。

InfoQ：你提到了許多Loop的特性都受到了例如Haskell、Scheme和Ruby這樣的語(yǔ)言的影響，你可以簡(jiǎn)單介紹一些例子嗎？

Dhanji：當(dāng)然，不過(guò)要知道，當(dāng)你說(shuō)“受到影響”的時(shí)候，人們總是趨向于認(rèn)為“直接抄襲”，并且會(huì)仔細(xì)地檢查你是不是有什么地方抄錯(cuò)了，應(yīng)付這種想法是非常艱難的。從我看來(lái)，直接受到影響的部分是語(yǔ)法。尤其是Haskell的模式匹配，以及“where”和“do”語(yǔ)句塊，Scheme的類型系統(tǒng)、模塊，TCO（尾調(diào)用優(yōu)化）以及詞法結(jié)構(gòu)（閉包），當(dāng)然還有Ruby的符號(hào)以及自由形式的腳本。

這里有一個(gè)句法結(jié)構(gòu)的典型例子，你可以看到Loop是如何受到這些影響的，看看函數(shù)調(diào)用可以以一種后綴的形式來(lái)使用：

print(36)  
# 可以寫為：  
36.print()

這看起來(lái)的確很像是Ruby的函數(shù)調(diào)用，但是事實(shí)上，這是多態(tài)（重載）的函數(shù)的簡(jiǎn)單使用。我發(fā)現(xiàn)這種形式能夠增強(qiáng)某些代碼的可讀性，尤其是“擴(kuò)展”已經(jīng)存在的Java對(duì)象時(shí)候。當(dāng)然，我們也要權(quán)衡這種調(diào)用的利弊，不過(guò)我相信當(dāng)Loop成熟之時(shí)，這個(gè)特性將會(huì)得到大量應(yīng)用。

更進(jìn)一步地說(shuō)，Loop也還在函數(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中受到了來(lái)自于Haskell和Scheme（尤其是后者）的語(yǔ)義影響。一個(gè)典型的例子便是從狀態(tài)性，面向封裝的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為一個(gè)無(wú)狀態(tài)，聲明式的設(shè)計(jì)。像Scheme，Loop在IO的設(shè)計(jì)上也并不是非常優(yōu)秀，但是另一方面來(lái)看，這也加強(qiáng)了并發(fā)程序的不可變性。這個(gè)加強(qiáng)之處很明顯地受到了Haskell哲學(xué)的影響。

不僅如此，Haskell還影響了如何將聲明式的代碼更易編寫和閱讀上。我非常喜歡這個(gè)哲學(xué)理念：代碼應(yīng)該讀起來(lái)像是一個(gè)解，而不是像一個(gè)如何在洗衣房洗衣的說(shuō)明列表；或者說(shuō)，我們應(yīng)該強(qiáng)調(diào)程序“做什么”而不是“怎么樣”，Loop毫無(wú)疑問(wèn)地受到了這種理念的影響。

InfoQ：看起來(lái)Loop也花費(fèi)了非常多的精力在并發(fā)支持和內(nèi)建的消息傳遞接口上。你可以跟我們解釋一下和其他流行的并發(fā)技術(shù)，Loop的并發(fā)支持有什么不同嗎？

Dhanji：這是一個(gè)非常好的問(wèn)題。Erlang有許多非常優(yōu)秀的地方值得借鑒。在Loop中實(shí)現(xiàn)并發(fā)有兩個(gè)主要的方法，它們都是Loop原生支持，而且，如果能夠相互結(jié)合使用將會(huì)非常強(qiáng)大：

消息驅(qū)動(dòng)通道（對(duì)消息傳遞，隊(duì)列和線程池的面向事件的抽象）

軟件事務(wù)內(nèi)存（一個(gè)用于共享可變狀態(tài)的無(wú)鎖的，原子性的一致性的模式）

前者將會(huì)管理好所有的細(xì)節(jié)，你所面臨的只是一個(gè)抽象的概念。設(shè)置好可以并發(fā)執(zhí)行的輕量級(jí)的“通道”數(shù)目，然后簡(jiǎn)單地放入一堆任務(wù)即可，當(dāng)然也可以考慮將這些任務(wù)分片然后在各個(gè)片內(nèi)，然后串行執(zhí)行。這其實(shí)提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的方法來(lái)創(chuàng)建真正地分片事件隊(duì)列。因?yàn)橥ǖ朗欠浅５妮p量級(jí)，你可以很簡(jiǎn)單很容易地創(chuàng)建成千上萬(wàn)的通道，然后用來(lái)分片執(zhí)行，例如，按照用戶名分片。每個(gè)串行通道各自擁有一小塊永久的內(nèi)存，這將會(huì)使得增量式任務(wù)處理更加容易。

Loop同樣保證每個(gè)線程都是平均分布在這些通道中，這個(gè)所謂的公平參數(shù)是可以配置的。所有我現(xiàn)在介紹的特性你現(xiàn)在可以馬上在Loop中找到，而且，以后每個(gè)串行通道將會(huì)有一個(gè)可以配置的線程池。

我提到了，串行通道擁有少量的永久私有內(nèi)存 - 另一方面，事務(wù)內(nèi)存則是一個(gè)更強(qiáng)大的選擇，如果你熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)的話，Loop如何使用這個(gè)技術(shù)是和數(shù)據(jù)庫(kù)中的“并發(fā)優(yōu)化”類似。我們?cè)僖膊恍枰i這個(gè)概念，即便是在寫入的時(shí)候。這類內(nèi)存的優(yōu)化目標(biāo)便是超高吞吐量的讀操作和無(wú)阻塞的寫操作。這個(gè)已經(jīng)成為語(yǔ)法的一部分：

update(person) in @person ->  
 this.name: person.name,  
 this.age: person.age

注意“in @person”，Loop將會(huì)在@person片中執(zhí)行這個(gè)事務(wù)

在這個(gè)方法中，我將會(huì)更新@person“事務(wù)片”中的數(shù)據(jù)。“this”指針指向當(dāng)前的事務(wù)片。當(dāng)函數(shù)完成的時(shí)候，當(dāng)前事務(wù)片將會(huì)對(duì)其他線程原子可見，或者失敗之后當(dāng)做完全沒(méi)有執(zhí)行過(guò)（類似于回滾）。其他的線程（即使不在這個(gè)事務(wù)中）都可以看到一個(gè)一致的@person片，然后這個(gè)片在事務(wù)執(zhí)行的時(shí)候會(huì)短暫不可見，所有的線程在事務(wù)完成之后將會(huì)馬上看到一個(gè)新的對(duì)象，無(wú)鎖，無(wú)需等待。這最激動(dòng)人心的事情便是讀和寫線程完全無(wú)阻塞。

這個(gè)特性仍然還是處于Alpha階段，我嘗試著搞定這個(gè)語(yǔ)義問(wèn)題，但是我真的覺(jué)得通道API使得Loop中并行編程變得優(yōu)美，強(qiáng)大而且容易理解。

你也可以在Github上提交你的代碼為Loop做貢獻(xiàn)。

原文鏈接：http://www.linuxeden.com/html/develop/20120716/127402.html

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