erlang小demo2_gen_server模擬遊戲伺服器程式管理

江南才子馮半仙發表於2021-01-02

題目：在遊戲中，有很多需要使用共享資源來處理的功能，這時候就需要單獨管理程式來分配，並且按照請求有序執行資源分配，假設當前系統有X個資源，每個請求攜帶需要佔用Y個資源，佔用耗時Z秒

題目要求

使用gen_server實現該程式管理
請求資源訊息，分配資源，資源不足時，返回失敗，耗時結束時釋放資源
取消資源訊息，立馬釋放資源

題目解析

首先我們要弄清楚需要實現的需求，有一個共享資源（所有程式都能讀取到）為X數量，然後每個程式向伺服器請求需要Y個資源，並且每個請求耗時Z秒。假如一個程式A向伺服器請求100個資源，且伺服器共享資源有1000個，那伺服器分配成功後就只剩下900個資源，且下一個程式讀取到的是900個資源，注意題目還有一個條件是佔用耗時，比如是程式A請求100個單位的資源耗時10s，意思是10s後伺服器可用的共享資源要加回這100，且第三個要求說程式可以傳送提前取消資源的訊息，大概就是這些。

具體實現（客戶端）

我們先搭建一個gen_server的框架

整體框架

%%%-------------------------------------------------------------------
%%% @author fengshangjiong
%%% @copyright (C) 2020, <COMPANY>
%%% @doc
%%%
%%% @end
%%% Created : 28. 十二月 2020 16:43
%%%-------------------------------------------------------------------
-module(client1).
-author("fengshangjiong").

-behaviour(gen_server).

%% API
-export([start_link/0]).

%% gen_server callbacks
-export([init/1,
    handle_call/3,
    handle_cast/2,
    handle_info/2,
    terminate/2,
    code_change/3]).

-define(SERVER, ?MODULE).

-record(state, {}).

start_link() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).


init([]) ->
    {ok, #state{}}.

handle_call(_Request, _From, State) ->
    {reply, ok, State}.


handle_cast(_Request, State) ->
    {noreply, State}.

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

terminate(_Reason, _State) ->
    ok.

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

%%%===================================================================
%%% Internal functions
%%%===================================================================

首先複習一下gen_server的結構，有熟悉的start_link初始化的方法，還有同步/非同步接收訊息的handle_call和handle_cast方法，以及沒有返回值的handle_info，終止terminate和code_change程式碼熱換先不說

我們可以給每個申請進來的程式取個名字，比如test1，test2，需要改一個初始化模組

初始化模組

start(Id) ->
    gen_server:start(?MODULE, [Id], []).
stop() ->
    gen_server:call(?MODULE,stop).

init([Id]) ->
    register(list_to_atom("test" ++ integer_to_list(Id)), self()),
    {ok, #state{}}.


%%--------------------------------------------------------------------
%% @doc
%% Starts the server
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(start_link() ->
    {ok, Pid :: pid()} | ignore | {error, Reason :: term()}).
start_link() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).
start_link(Id) ->
    gen_server:start(?MODULE, [Id], []).

不用原有的start_link我們傳入一個Id，給每個客戶端申請一個新的名字

這個時候客戶端的建立流程就完成了，然後是邏輯程式碼的編寫，請求資源訊息和提前取消資源的訊息

業務程式碼

req_resourse(Req_Resources_Amount, Req_time, Name)->
    gen_server:call(server1, {apply_resourse, Req_Resources_Amount, Req_time, Name}).
%% 提前取消
req_cancel(Name) ->
    Reply = gen_server:call(server1, {req_cancel_early, Name}),

    io:format("~p~n", [Reply]).

這裡我給伺服器取名就叫server1，在這裡直接call就行，然後服務端編寫對應的接收程式碼即可

到這裡客戶端程式碼其實已經沒什麼需要新增的，可以在handle_info裡接收一個狀態資訊

handle_info(Msg, State) ->
    io:format("~p~n",[Msg]),
    {noreply, State}.

然後看看服務端對應接收

具體實現（服務端）

基本框架+初始化

start() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).
stop() ->
    gen_server:call(?MODULE,stop).
start_link() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).
init([]) ->
    {ok, ets:new(?MODULE, [set, named_table])}.

初始化這裡我是建立了跟檔名同名的ets，準備是用來存資源分配資訊的，然後ets的第一個鍵我準備存系統的全域性資源，這樣也好符合共享的條件，所有程式過來都能讀取到這個資源

然後是處理客戶端的請求

處理請求

handle_call({apply_resourse,Req_Resources_Amount, Req_time, Name}, _From, Tab) ->
    %%第一次進來，ets裡沒存系統資源有多少，就會存一下，後面進來就有系統資源資料資料了 則不存
    case ets:member(Tab,admin) of
        false ->
            ets:insert(Tab,{admin,1000});
        _ ->
            ok
    end,
    %%讀取系統資源
    [{_,Resources}] = ets:lookup(Tab, admin),
    Reply = case ets:lookup(Tab, Name) of
                [] when Resources >= Req_Resources_Amount  ->
                    ets:insert(Tab, {Name, Req_Resources_Amount}),
                    NewResources = Resources - Req_Resources_Amount,
%%                    ets:delete(Tab,admin),
                    ets:insert(Tab, {admin, NewResources}),
                    erlang:send_after(Req_time, self(), {realse, Name}),
                    {distribution_success};
                [] ->
                    {resourse_not_enough};
                [_] ->
                    {already_request}
            end,
    {reply, Reply, Tab};

這裡是第一個請求處理，就是請求資源的處理，包括幾種情況，在ets查詢該程式是否有請求的記錄，如果有就不給請求了，如果沒有，還要看請求的資源是否大於當前系統的剩餘資源，都符合才給請求，每個case最後一句都是返回給終端的列印訊息，類似於日誌，最後按照gen_server中的handle_call返回標準訊息即可

注意其中有一句

erlang:send_after(Req_time, self(), {realse, Name}),

這裡設定了一個定時器，是用來實現請求時間到期後，服務端釋放資源的方法，時間到了服務端給自己傳送一個訊號，給這哥們釋放了不讓他繼續用了，然後下面是釋放資源的處理函式

handle_call({realse,Name}, _From, Tab) ->
    Reply = do(Tab, Name),
    Name ! {realse_success},
    {reply, Reply, Tab};

以及客戶端提前取消資源的函式

handle_call({req_cancel_early, Pid}, _From, Tab) ->
%%    io:format("ccccccccc"),
    Reply = do(Tab, Pid),
%%    io:format("xxxxxxxxxxxx"),
    {reply, Reply, Tab};

handle_call(stop, _From, Tab) ->
    {stop, normal, stopped, Tab}.

這裡的do是處理訊息釋放的函式，我單獨抽取出來封裝了，因為在第二個handle_call中呼叫了自己，當然不能再handle_call中呼叫handle_call的方法，你不死鎖誰死鎖，要在handle_info裡處理服務端自己傳送釋放的訊息（其實我感覺這裡可以在客戶端做，但是不知道咋實現）

handle_info({realse,Name}, Tab) ->
    Reply = do(Tab, Name),
    Name ! {realse_success},
    {noreply, Tab}.

釋放請求的程式碼

%%%===================================================================
%%% Internal functions
%%%===================================================================


do(Tab, Pid) ->
    case ets:lookup(Tab, Pid) of
        [_] ->
            [{_,Resources}] = ets:lookup(Tab, admin),
            [{_,Release_Resources}] = ets:lookup(Tab, Pid),
            NewResources = Resources + Release_Resources,
            ets:delete(Tab, Pid),
%%            ets:delete(Tab,admin),
            ets:insert(Tab, {admin, NewResources}),
            {realse_success};
        [] ->
            %%可能被客戶端提前取消，即使定時器未關閉，
            %% 等定時器到點後也會走這裡在ets中找不到資料返回
            {already_realse}
    end.

我們到這裡差不多了，執行下看看，程式碼可能寫的比較累贅，但是邏輯還是很清晰的，如果沒看懂，後面有完整的程式碼，先看執行結果

執行結果

服務端啟動->客戶端啟動->客戶端申請資源->正常結束釋放->客戶端再申請資源->客戶端傳送提前釋放訊號->釋放成功

GIF 2020-12-31 14-51-29

我們也可以用observer工具觀察ets中的儲存情況

GIF 2020-12-31 14-57-25

可以明顯發現，ets中有讀取和釋放操作

完整程式碼

client1.erl

%%%-------------------------------------------------------------------
%%% @author fengshangjiong
%%% @copyright (C) 2020, <COMPANY>
%%% @doc
%%%
%%% @end
%%% Created : 29. 十二月 2020 9:02
%%%-------------------------------------------------------------------
-module(client1).
-author("fengshangjiong").

-behaviour(gen_server).

%% API
-export([start_link/0]).

%% gen_server callbacks
-export([init/1,
    handle_call/3,
    handle_cast/2,
    handle_info/2,
    terminate/2,
    code_change/3]).

-export([
    start/1,
    start_link/1,
    stop/0,
    req_resourse/3,
    req_cancel/1
]).

-define(SERVER, ?MODULE).

-record(state, {}).


%%題目：在遊戲中，有很多需要使用共享資源來處理的功能，這時候就需要單獨管理程式來分配，
%% 並且按照請求有序執行資源分配，假設當前系統有X個資源，每個請求攜帶需要佔用Y個資源，佔用耗時Z秒
%% 1) 使用gen_server實現該管理程式
%% 2) 請求資源訊息, 分配資源, 資源不足時, 返回失敗, 耗時結束時釋放資源
%% 3) 取消資源訊息, 立馬釋放資源

%%%===================================================================
%%% API
%%%===================================================================



start(Id) ->
    gen_server:start(?MODULE, [Id], []).
stop() ->
    gen_server:call(?MODULE,stop).

req_resourse(Req_Resources_Amount, Req_time, Name)->
    gen_server:call(server1, {apply_resourse, Req_Resources_Amount, Req_time, Name}).
%% 提前取消
req_cancel(Name) ->
    {Reply} = gen_server:call(server1, {req_cancel_early, Name}),

    io:format("~p~n", [Reply]).


%%--------------------------------------------------------------------
%% @doc
%% Starts the server
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(start_link() ->
    {ok, Pid :: pid()} | ignore | {error, Reason :: term()}).
start_link() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).
start_link(Id) ->
    gen_server:start(?MODULE, [Id], []).

%%%===================================================================
%%% gen_server callbacks
%%%===================================================================

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Initializes the server
%%
%% @spec init(Args) -> {ok, State} |
%%                     {ok, State, Timeout} |
%%                     ignore |
%%                     {stop, Reason}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(init(Args :: term()) ->
    {ok, State :: #state{}} | {ok, State :: #state{}, timeout() | hibernate} |
    {stop, Reason :: term()} | ignore).
init([Id]) ->
    register(list_to_atom("test" ++ integer_to_list(Id)), self()),
    {ok, #state{}}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling call messages
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(handle_call(Request :: term(), From :: {pid(), Tag :: term()},
    State :: #state{}) ->
    {reply, Reply :: term(), NewState :: #state{}} |
    {reply, Reply :: term(), NewState :: #state{}, timeout() | hibernate} |
    {noreply, NewState :: #state{}} |
    {noreply, NewState :: #state{}, timeout() | hibernate} |
    {stop, Reason :: term(), Reply :: term(), NewState :: #state{}} |
    {stop, Reason :: term(), NewState :: #state{}}).
handle_call(_Request, _From, State) ->
    {reply, ok, State};

handle_call(stop, _From, State) ->
    {stop, normal, stopped, State}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling cast messages
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(handle_cast(Request :: term(), State :: #state{}) ->
    {noreply, NewState :: #state{}} |
    {noreply, NewState :: #state{}, timeout() | hibernate} |
    {stop, Reason :: term(), NewState :: #state{}}).
handle_cast(_Request, State) ->
    {noreply, State}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling all non call/cast messages
%%
%% @spec handle_info(Info, State) -> {noreply, State} |
%%                                   {noreply, State, Timeout} |
%%                                   {stop, Reason, State}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(handle_info(Info :: timeout() | term(), State :: #state{}) ->
    {noreply, NewState :: #state{}} |
    {noreply, NewState :: #state{}, timeout() | hibernate} |
    {stop, Reason :: term(), NewState :: #state{}}).
handle_info(Msg, State) ->
    io:format("~p~n",[Msg]),
    {noreply, State}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% This function is called by a gen_server when it is about to
%% terminate. It should be the opposite of Module:init/1 and do any
%% necessary cleaning up. When it returns, the gen_server terminates
%% with Reason. The return value is ignored.
%%
%% @spec terminate(Reason, State) -> void()
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(terminate(Reason :: (normal | shutdown | {shutdown, term()} | term()),
    State :: #state{}) -> term()).
terminate(_Reason, _State) ->
    ok.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Convert process state when code is changed
%%
%% @spec code_change(OldVsn, State, Extra) -> {ok, NewState}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(code_change(OldVsn :: term() | {down, term()}, State :: #state{},
    Extra :: term()) ->
    {ok, NewState :: #state{}} | {error, Reason :: term()}).
code_change(_OldVsn, State, _Extra) ->
    {ok, State}.

%%%===================================================================
%%% Internal functions
%%%===================================================================

server1.erl

%%%-------------------------------------------------------------------
%%% @author fengshangjiong
%%% @copyright (C) 2020, <COMPANY>
%%% @doc
%%%
%%% @end
%%% Created : 29. 十二月 2020 9:04
%%%-------------------------------------------------------------------
-module(server1).
-author("fengshangjiong").

-behaviour(gen_server).

%% API
-export([start_link/0]).

%% gen_server callbacks
-export([init/1,
    handle_call/3,
    handle_cast/2,
    handle_info/2,
    terminate/2,
    code_change/3]).

-export([
    start/0,
    stop/0
]).

-define(SERVER, ?MODULE).

-record(state, {}).

%%題目：在遊戲中，有很多需要使用共享資源來處理的功能，這時候就需要單獨管理程式來分配，
%% 並且按照請求有序執行資源分配，假設當前系統有X個資源，每個請求攜帶需要佔用Y個資源，佔用耗時Z秒
%% 1) 使用gen_server實現該管理程式
%% 2) 請求資源訊息, 分配資源, 資源不足時, 返回失敗, 耗時結束時釋放資源
%% 3) 取消資源訊息, 立馬釋放資源

%%%===================================================================
%%% API
%%%===================================================================

start() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).
stop() ->
    gen_server:call(?MODULE,stop).





%%--------------------------------------------------------------------
%% @doc
%% Starts the server
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------

start_link() ->
    gen_server:start_link({local, ?SERVER}, ?MODULE, [], []).

%%%===================================================================
%%% gen_server callbacks
%%%===================================================================

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Initializes the server
%%
%% @spec init(Args) -> {ok, State} |
%%                     {ok, State, Timeout} |
%%                     ignore |
%%                     {stop, Reason}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------

init([]) ->
    {ok, ets:new(?MODULE, [set, named_table])}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling call messages
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------


handle_call({apply_resourse,Req_Resources_Amount, Req_time, Name}, _From, Tab) ->
    %%第一次進來，ets裡沒存系統資源有多少，就會存一下，後面進來就有系統資源資料資料了 則不存
    case ets:member(Tab,admin) of
        false ->
            ets:insert(Tab,{admin,1000});
        _ ->
            ok
    end,
    %%讀取系統資源
    [{_,Resources}] = ets:lookup(Tab, admin),
    Reply = case ets:lookup(Tab, Name) of
                [] when Resources >= Req_Resources_Amount  ->
                    ets:insert(Tab, {Name, Req_Resources_Amount}),
                    NewResources = Resources - Req_Resources_Amount,
%%                    ets:delete(Tab,admin),
                    ets:insert(Tab, {admin, NewResources}),
                    erlang:send_after(Req_time, self(), {realse, Name}),
                    {distribution_success};
                [] ->
                    {resourse_not_enough};
                [_] ->
                    {already_request}
            end,
    {reply, Reply, Tab};

handle_call({realse,Name}, _From, Tab) ->
    Reply = do(Tab, Name),
    Name ! {realse_success},
    {reply, Reply, Tab};

handle_call({req_cancel_early, Pid}, _From, Tab) ->
%%    io:format("ccccccccc"),
    Reply = do(Tab, Pid),
%%    io:format("xxxxxxxxxxxx"),
    {reply, Reply, Tab};

handle_call(stop, _From, Tab) ->
    {stop, normal, stopped, Tab}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling cast messages
%%
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------

handle_cast(_Request, State) ->
    {noreply, State}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Handling all non call/cast messages
%%
%% @spec handle_info(Info, State) -> {noreply, State} |
%%                                   {noreply, State, Timeout} |
%%                                   {stop, Reason, State}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------

handle_info({realse,Name}, Tab) ->
    Reply = do(Tab, Name),
    Name ! {realse_success},
    {noreply, Tab}.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% This function is called by a gen_server when it is about to
%% terminate. It should be the opposite of Module:init/1 and do any
%% necessary cleaning up. When it returns, the gen_server terminates
%% with Reason. The return value is ignored.
%%
%% @spec terminate(Reason, State) -> void()
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
terminate(_Reason, Tab) ->
    io:format("im over  ~p~n",[_Reason]),
    ok.

%%--------------------------------------------------------------------
%% @private
%% @doc
%% Convert process state when code is changed
%%
%% @spec code_change(OldVsn, State, Extra) -> {ok, NewState}
%% @end
%%--------------------------------------------------------------------
-spec(code_change(OldVsn :: term() | {down, term()}, State :: #state{},
    Extra :: term()) ->
    {ok, NewState :: #state{}} | {error, Reason :: term()}).
code_change(_OldVsn, State, _Extra) ->
    {ok, State}.

%%%===================================================================
%%% Internal functions
%%%===================================================================


do(Tab, Pid) ->
    case ets:lookup(Tab, Pid) of
        [_] ->
            [{_,Resources}] = ets:lookup(Tab, admin),
            [{_,Release_Resources}] = ets:lookup(Tab, Pid),
            NewResources = Resources + Release_Resources,
            ets:delete(Tab, Pid),
%%            ets:delete(Tab,admin),
            ets:insert(Tab, {admin, NewResources}),
            {realse_success};
        [] ->
            %%可能被客戶端提前取消，即使定時器未關閉，
            %% 等定時器到點後也會走這裡在ets中找不到資料返回
            {already_realse}
    end.

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