Erlang (Programmiersprache)

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Erlang

Funktionale Programmiersprache

Basisdaten
Paradigmen: funktional, nebenläufig, prädikativ
Erscheinungsjahr: 1987
Designer: Joe Armstrong, Robert Virding, Mike Williams
Entwickler: Ericsson
Aktuelle Version 27.1.2[1] (17. Oktober 2024)
Typisierung: dynamisch, stark
Wichtige Implementierungen: Erlang
Beeinflusst von: Prolog
Beeinflusste: Clojure, Scala, Elixir
Betriebssystem: Windows, Linux, macOS, Solaris
Lizenz: Apache Software License 2.0
www.erlang.org
Das LYME-Softwarepaket gründet auf Erlang und stellt eine Alternative zum Softwarepaket LAMP dar.

Erlang ist eine Programmiersprache, die bei Ericsson von Joe Armstrong und anderen entwickelt wurde. Sie ist nach dem dänischen Mathematiker Agner Krarup Erlang benannt, der Name kann aber auch für Ericsson language stehen.[2]

Eigenschaften

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Spricht man von Erlang, meint man meistens nicht nur die relativ kompakte Sprache, sondern auch das Laufzeitsystem und die umfangreiche Bibliothek. Zusammen wird das System Erlang/OTP genannt, wobei OTP eine Abkürzung für The Open Telecom Platform ist. Es handelt sich dabei um eine Middleware für den Bau verteilter, hochverfügbarer Systeme. Hervorzuheben sind z. B. die verteilten Datenbanken Mnesia und CouchDB.

Erlang wurde ursprünglich für die Programmierung von Anwendungen in der Telekommunikation geschaffen, insbesondere für Vermittlungsstellen von Telefonnetzen (Switch).

Die dort vorhandenen besonderen Anforderungen gingen unmittelbar in den Entwurf der Programmiersprache und des Laufzeitsystems ein:

Erlang genügt den Paradigmen der funktionalen, nebenläufigen und verteilten Programmierung. Joe Armstrong, der geistige Vater von Erlang, bezeichnete sie am liebsten als Concurrency Oriented Programming Language (COPL), was in etwa als nebenläufig ausgerichtete Programmiersprache zu übersetzen ist und andeutet, dass Prozesse die wichtigsten Objekte in Erlang sind. Den funktionalen Kern fand er weniger wichtig, auch wenn dieser wegen der Vermeidung von Nebeneffekten recht nützlich für die nebenläufige Programmierung ist.

Erlang ist eine der wenigen funktionalen Programmiersprachen, die in der Industrie eingesetzt werden. Insbesondere Telefon- und Netzwerkausrüster setzen Erlang wegen seiner guten Skalierbarkeit und Parallelität ein.

Prozesse sind in Erlang sehr ressourcenschonend implementiert. Der in Erlang geschriebene Webserver Yaws mit seiner hohen Skalierbarkeit ist ein Beispiel dafür.

Die Syntax von Erlang erinnert an die von Prolog, was nicht ganz verwundert, da das System anfänglich als in Prolog geschriebener Interpreter vorlag.

Basierend auf dem von Erlang verwendeten Binärformat[3] wurde das allgemeine Binärformat BERT und ein darauf aufbauendes Remote-Procedure-Call-Protokoll entwickelt.[4]

Mitgelieferte Software

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Mit der Erlang-Distribution werden viele nützliche Zusatzwerkzeuge mitgeliefert, die die Programmierung von Anwendungen deutlich erleichtern:

OTP
Die Open Telecom Platform erleichtert das Bauen von wirklich stabilen, parallelen Anwendungen mit zusätzlichen Eigenschaften wie das dynamische Austauschen des Codes während der Laufzeit. OTP ist eine Bibliothek, die verschiedene Behaviors (Verhalten) zur Verfügung stellt, die die Funktionalität einer Anwendung von dem Modell dahinter (Funktionsaufruf, Client/Server usw.) trennen.
ETS/DETS
ETS und DETS ((Disk) Erlang Term Storage) sind zwei eng verwandte Speichersysteme für Erlang-Terme (Tupel, Listen, Atome, also eingebaute Datentypen), die eine große Skalierbarkeit und eine kleine Zugriffszeit bieten. Die grundlegenden Operationen sind insert und lookup. Genutzt wird eine Schlüssel-Wert-Struktur (Key-Value-Storage).
Mnesia
Mnesia ist ein vollwertiges, eingebautes Datenbanksystem (DBMS). Ähnlich wie bei ETS werden Erlang-Terme gespeichert. Mnesia bietet eine Verteilung über mehrere Erlang-Knoten (Nodes), die Speicherung im RAM oder auf der Festplatte, mehrere Tabellen und atomare Transaktionen.

Außerdem besitzt die Standardbibliothek mächtige Socket-Funktionen für TCP und UDP und viele andere kleine Werkzeugfunktionen für Listen, Binärdaten etc.

Beispiele

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Berechnung der Fakultät

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Dieser Code muss in der Datei test.erl stehen, da das Modul (Zeile 1) ebenfalls test heißt. Die Export-Direktive macht die Funktion fac() auch von außerhalb aufrufbar.

Die beiden Zeilen, die mit fac( beginnen, werden clauses genannt. Im C++-Jargon könnte man die Nutzung von clauses mit dem Überladen vergleichen. Bei jedem Aufruf einer Funktion wird der Reihe nach durchprobiert, zu welchem clause die gegebenen Argumente passen (match), wobei der erste passende clause genutzt wird. Der letzte clause endet mit ., alle vorherigen mit ;. 

-module(test).
-export([fac/1,fac_tr/1]).

%%% nicht-endrekursive Version
fac(0) -> 1;
fac(N) -> N * fac(N-1).

%%% endrekursive Version (tail recursive)
fac_tr(0,Yet) -> Yet;
fac_tr(N,Yet) -> fac_tr(N-1,Yet*N).

%% Hilfsfunktion
fac_tr(N) -> fac_tr(N,1).

Quicksort

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%% quicksort(List)
%% Sort a list of items
-module(quicksort).
-export([qsort/1]).

qsort([]) -> [];
qsort([Pivot|Rest]) ->
    qsort([ X || X <- Rest, X < Pivot])
    ++ [Pivot] ++
    qsort([ Y || Y <- Rest, Y >= Pivot]).

Im obigen Beispiel wird die Funktion qsort rekursiv aufgerufen, bis nichts mehr zum Sortieren vorhanden ist.

Der Ausdruck 

[ X || X <- Rest, X < Pivot]

kann interpretiert werden als „wähle alle ‚X‘, wobei ‚X‘ ein Element von ‚Rest‘ ist und ‚X‘ kleiner ist als ‚Pivot‘“. Dies hat eine sehr bequeme Art der Listenbehandlung zur Folge (in der Literatur als List Comprehension bezeichnet). Praktisch bedeutet dies, dass eine Liste zurückgegeben wird, die alle Elemente aus Rest enthält, die kleiner als Pivot sind (aber nicht notwendigerweise nach Größe geordnet sind).

Eine kleine verteilte Anwendung, die auf zwei Erlang-Prozessen läuft

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-module(ping_pong).
-export([ping/0, pong/0]).

ping() ->
    Receiver = spawn(ping_pong, pong, []),
    Receiver ! {self(), ping},
    receive
        pong ->
            ping
    end.

pong() ->
    receive
        {Sender, ping} ->
            Sender ! pong
    end.

Kommuniziert wird per Message Passing. Der Operator ! sendet eine Nachricht, die asynchron übertragen wird, d. h. der Prozess wartet nicht, bis die Nachricht empfangen wurde.

Mnesia

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Einträge in der Mnesia-Datenbank (siehe oben) sind Erlang-Records (Records sind syntaktischer Zucker zum einfacheren Umgang mit großen Tupeln), sprich Tupel nach dem Muster {recordname,key,feld1,feld2,feld3}. Das erste Feld im Tupel muss der Tabellenname sein (bei Records ist das erste Feld im generierten Tupel der Name des Records), das zweite Feld ist die für relationale Datenbanken typische, eindeutige ID in der jeweiligen Tabelle. Beispiel: 

%% Shell-Sitzung
% Record definieren
rd(table1,{field1,field2}).

% Mnesia-Instanz erzeugen (Struktur im aktuellen Verzeichnis)
mnesia:create_schema([node()]).
% Mnesia-Server starten
mnesia:start().

% Definiere Tabelle 'table1' mit den Feldern field1 und field2 (Wie der Record)
mnesia:create_table(table1,[{attributes,record_info(fields,table1)}]).

% Definiere Transaktion, die einen Datensatz einfügt.
F = fun() -> Record = #table1{ field1=helloWorld, field2=xyz }, mnesia:write(Record) end.
% Das gleiche wie
% F = fun() -> Record = {table1, helloWorld,xyz}, mnesia:write(Record) end.

% Führe atomare Transaktion aus.
mnesia:transaction(F).

% Query-Transaktion. qlc:q() kompiliert eine Listenkomprehension, qlc:e() führt sie aus.
G = fun() -> Query = qlc:q([X || X <- mnesia:table(table1)]), qlc:e(Query) end.

% Führe Transaktion aus. ListOfTuples ist eine Liste der Tupel, die die Anfrage erfüllen
{atomic, ListOfTuples} = mnesia:transaction(G).

mnesia:stop().

Prominente Anwendungen

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Kommerzieller Einsatz von Erlang

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Erlang ist eine der wenigen funktionalen Programmiersprachen, die auch in der Industrie eingesetzt werden. Zu den bekannten Anwendern gehören:

Literatur

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  • Pavlo Baron: Erlang/OTP – Plattform für massiv-parallele und fehlertolerante Systeme. Open Source Press, München 2012, ISBN 978-3-941841-45-1
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Commons: Erlang (Programmiersprache) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ Release 27.1.2. 17. Oktober 2024 (abgerufen am 18. Oktober 2024).
  2. ↑ Interview mit Joe Armstrong auf CIO.com.au (Memento des Originals vom 19. Juni 2009 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.cio.com.au (englisch)
  3. ↑ erlang.org
  4. ↑ bert-rpc.org (Memento des Originals vom 24. Oktober 2009 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/bert-rpc.org
  5. ↑ github.com
  6. ↑ erlang-solutions.com (Memento vom 30. Dezember 2011 im Internet Archive)
  7. ↑ blog.whatsapp.com
  8. ↑ tambur.io (Memento des Originals vom 29. September 2015 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.tambur.io
  9. ↑ Matt Nowack: Using Rust to Scale Elixir for 11 Million Concurrent Users. 17. Mai 2019, abgerufen am 15. Oktober 2020 (englisch).
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