Visual Studio 2010中關(guān)于F#的部分已經(jīng)眾人皆知，那么具體該怎么開發(fā)呢？這里作者將本來可以用C#開發(fā)的實例，改用F#來進(jìn)行，也是為大家開闊眼界。

#T#

普通的Web應(yīng)用程序，都是靠大量HTTP短連接維持的。如實現(xiàn)一個聊天服務(wù)時，客戶端會不斷輪詢服務(wù)器端索要新消息。這種做法的優(yōu)勢在于簡單有效，因此廣為目前的聊天服務(wù)所采用。不過Comet技術(shù)與之不同，簡單地說，Comet便是指服務(wù)器推（Server-Push）技術(shù)。它的實現(xiàn)方式是（這里只討論基于瀏覽器的Web平臺）在瀏覽器與服務(wù)器之間建立一個長連接，待獲得消息之后立即返回。否則持續(xù)等待，直至超時。客戶端得到消息或超時之后，又會立即建立另一個長連接。Comet技術(shù)的***優(yōu)勢，自然就是很高的即使性。

如果要在ASP.NET平臺上實現(xiàn)Comet技術(shù)，那么自然需要在服務(wù)器端使用異步請求處理。如果是普通處理方式的話，每個請求都會占用一個工作線程，要知道Comet是“長連接”，因此不需要多少客戶端便會占用大量的線程，這對資源消耗是巨大的。如果是異步請求的話，雖然客戶端和服務(wù)器端之間一直保持著連接，但是客戶端在等待消息的時候是不占用線程的，直到“超時”或“消息到達(dá)”時才繼續(xù)執(zhí)行。

以前也有人實現(xiàn)過基于ASP.NET的Comet服務(wù)原型，不過是使用C#的。而現(xiàn)在我們用F#來實現(xiàn)這個功能。您會發(fā)現(xiàn)F#對于此類異步場景有其獨特的優(yōu)勢。

F#常用的工作單元是“模塊”，其中定義了大量函數(shù)或字段。例如我們要打造一個聊天服務(wù)的話，我便定義了一個Chat模塊：

#light  
module internal Comet.Chating.Chat  
open System  
open System.Collections.Concurrent  
 
type ChatMsg = {  
    From: string;  
    Text: string;  
}  
 
let private agentCache = new ConcurrentDictionary>()  
 
let private agentFactory = new Func>(fun _ ->   
    MailboxProcessor.Start(fun o -> async { o |> ignore }))  
 
let private GetAgent name = agentCache.GetOrAdd(name, agentFactory) 

在這里我構(gòu)建了一個名為ChatMsg的Record類型，一個ChatMsg對象便是一條消息。然后，我使用一個名為agentCache的ConcurrentDictionary對象來保存每個用戶所對應(yīng)的聊天隊列——MailboxProcessor。它是F#核心庫中內(nèi)置的，用于實現(xiàn)消息傳遞式并發(fā)的組件，非常輕量級，因此我為每個用戶分配一個也只使用很少的資源。GetAgent函數(shù)的作用是根據(jù)用戶的名稱獲取對應(yīng)的MailboxProcessor對象，自不必多說。

Chat模塊中還定義了send和receive兩個公開方法，如下：

let send fromName toName msg =   
    let agent = GetAgent toName  
    { From = fromName; Text = msg; } |> agent.Post  
 
let receive name =   
    let rec receive' (agent: MailboxProcessor) messages =   
        async {  
            let! msg = agent.TryReceive 0  
            match msg with  
            | None -> return messages  
            | Some s -> return! receive' agent (s :: messages)  
        }  
 
    let agent = GetAgent name  
 
    async {  
        let! messages = receive' agent List.empty  
        if (not messages.IsEmpty) then return messages  
        else 
            let! msg = agent.TryReceive 3000  
            match msg with  
            | None -> return []  
            | Some s -> return [s]  
    } 

send方法接受3個參數(shù)，沒有返回值，它的實現(xiàn)只是簡單地構(gòu)造一個ChatMsg對象，并塞入對應(yīng)的MailboxProcessor。不過receive方法是這里最關(guān)鍵的部分（沒有之一）。receive函數(shù)的作用是接受并返回MailboxProcessor中已有的對象，或者等待3秒鐘后超時——這么說其實不太妥當(dāng)，因為receive方法其實只是構(gòu)造了一個“做這件事情”的Async Workflow，而還沒有真正執(zhí)行它。至于它是如何執(zhí)行的，我們稍候再談。

receive函數(shù)的邏輯是這樣的：首先我們構(gòu)造一個輔助函數(shù)receive’來“嘗試獲取”隊列中已有的所有消息。receive’是一個遞歸函數(shù)，每次獲取一個，并遞歸獲取剩余的消息。agent.TryReceive函數(shù)接受0，表示查詢隊列，并立即返回一個Option結(jié)果，如果這個結(jié)果為None，則表示隊列已為空。于是在receive這個主函數(shù)中，便先使用receive’函數(shù)獲取已有消息，如果存在則立即返回，否則便接收3秒鐘內(nèi)獲得的***個消息，如果3秒結(jié)束還沒有收到則返回None。

在receive和receive’函數(shù)中都使用了let!獲取agent.TryReceive函數(shù)的結(jié)果。let!是F#中構(gòu)造Workflow的關(guān)鍵字，它起到了“語法糖”的作用。例如，以下的Async Workflow：

async {  
    let req = WebRequest.Create("http://moma.org/")  
    let! resp = req.GetResponseAsync()  
    let stream = resp.GetResponseStream()  
    let reader = new StreamReader(stream)  
    let! html = reader.ReadToEndAsync()  
    html  
} 

事實上在“解糖”后就變成了：

async.Delay(fun () ->  
    async.Let(WebRequest.Create("http://moma.org/"), (fun req ->  
        async.Bind(req.GetResponseAsync(), (fun resp ->  
            async.Let(resp.GetResponseStream(), (fun stream ->  
                async.Let(new StreamReader(stream), (fun reader ->  
                    async.Bind(reader.ReadToEndAsync(), (fun html ->  
                        async.Return(html)))))))))) 

let!關(guān)鍵字則會轉(zhuǎn)化為Bind函數(shù)調(diào)用，Bind調(diào)用有兩個參數(shù)，***個參數(shù)為Async<’a>類型，它便負(fù)責(zé)一個“回調(diào)”，待回調(diào)后才執(zhí)行一個匿名函數(shù)——也就是Bind函數(shù)的第二個參數(shù)。可見，let!關(guān)鍵字的一個重要作用，便是將流程的“控制權(quán)”轉(zhuǎn)交給“系統(tǒng)”，待合適的時候再繼續(xù)執(zhí)行下去。這便是關(guān)鍵，因為這樣的話，在接受一個消息的時候，這等待的3秒鐘是不占用任何線程的，也就是真正的純異步。但是如果觀察代碼——難道不是純粹的順序型寫法嗎？

這就是F#的神奇之處。

在ASP.NET處理時需要Handler，于是在Send階段便是簡單的IHttpHandler：

#light  
 
namespace Comet.Chating  
 
open Comet  
open System  
open System.Web  
 
type SendHandler() =  
 
    interface IHttpHandler with  
        member h.IsReusable = false 
        member h.ProcessRequest(context) =   
            let fromName = context.Request.Form.Item("from");  
            let toName = context.Request.Form.Item("to")  
            let msg = context.Request.Form.Item("msg")  
            Chat.send fromName toName msg  
            context.Response.Write "sent" 

而Receive階段則是個異步的IHttpAsyncHandler：

#light  
 
namespace Comet.Chating  
 
open Comet  
open System  
open System.Collections.Generic  
open System.Web  
open System.Web.Script.Serialization  
 
type ReceiveHandler() =  
 
    let mutable m_context = null 
    let mutable m_endReceive = null 
 
    interface IHttpAsyncHandler with  
        member h.IsReusable = false 
        member h.ProcessRequest(context) = failwith "not supported" 
 
        member h.BeginProcessRequest(c, cb, state) =  
            m_context <- c  
 
            let name = c.Request.QueryString.Item("name")  
            let receive = Chat.receive name  
            let beginReceive, e, _ = Async.AsBeginEnd receive  
            m_endReceive <- new Func<_, _>(e)  
 
            beginWork (cb, state)  
 
        member h.EndProcessRequest(ar) =  
            let convert (m: Chat.ChatMsg) =  
                let o = new Dictionary<_, _>();  
                o.Add("from", m.From)  
                o.Add("text", m.Text)  
                o  
 
            let result = m_endReceive.Invoke ar  
            let serializer = new JavaScriptSerializer()  
            result  
            |> List.map convert  
            |> serializer.Serialize  
            |> m_context.Response.Write 

這里的關(guān)鍵是Async.AsBeginEnd函數(shù)，它將Chat.receive函數(shù)生成的Async Workflow轉(zhuǎn)化成一組標(biāo)準(zhǔn)APM形式的begin/end對，然后我們只要把BeginProcessRequest和EndProcessReqeust的職責(zé)直接交給即可。剩下的，便是一些序列化成JSON的工作了。

于是我們可以新建一個Web項目，引用F#工程，在Web.config里配置兩個Handler，再準(zhǔn)備一個Chat.aspx頁面即可。您可以在文末的鏈接中查看該頁面的代碼，也可以在這里試用其效果。作為演示頁面，您其實只能“自己給自己”發(fā)送消息，其主要目的是查看其響應(yīng)時間而已。例如，以下便是使用效果一例：

2 - receiving...  
3026 - received nothing (3024ms)  
3026 - receiving...  
6055 - received nothing (3028ms)  
6055 - receiving...  
7256 - sending 123654...  
7268 - received: 123654 (1213ms)  
7268 - receiving...  
10281 - received nothing (3013ms)  
10281 - receiving...  
13298 - received nothing (3017ms)  
13298 - receiving...  
13679 - sending 123456...  
13698 - received: 123456 (400ms)  
13698 - receiving...  
16716 - received nothing (3018ms)  
16716 - receiving...  
18256 - sending hello world...  
18265 - received: hello world (1549ms)  
18266 - receiving...  
21281 - received nothing (3015ms)  
21281 - receiving... 

可見，如果沒有收到消息，那么receive操作會在3秒鐘后返回。當(dāng)send一條消息后，先前的receive操作便會立即獲得消息了，即無需等待3秒便可提前返回。這便是Comet的效果。

至于性能，我寫了一個客戶端小程序，用于模擬大量用戶同時聊天，每個用戶每隔1秒便給另外5個用戶發(fā)送一條消息，然后查看這條消息收到時產(chǎn)生多少的延遲。經(jīng)過本機測試（2.4GHz雙核，2G內(nèi)存），當(dāng)超過2K個在線用戶時（即2000個長連接）延遲便超過了1秒——到20K還差不多。這個性能其實并不理想。不過，我這個測試也很一般。因為測試環(huán)境相當(dāng)馬虎，大量程序（如N個VS）基本上已經(jīng)完全用滿了所有的物理內(nèi)存，測試客戶端和服務(wù)器也是同一臺機器，甚至代碼也是Debug編譯的……而根據(jù)監(jiān)視，測試用的客戶端小程序CPU占用超過50%，而服務(wù)器進(jìn)程對應(yīng)的w3wp.exe的CPU占用卻小于10%。因此，我們可以這樣推斷，其實服務(wù)器端的性能并沒有用足，也有可能是MailboxProcessor的調(diào)度方式不甚理想。至于具體是什么原因，我還在調(diào)查之中。

***我想說的是，這個Comet實現(xiàn)只是一個原型，我最想說明的問題其實是F#在異步編程中的優(yōu)勢。目前我寫的一些程序，例如一些網(wǎng)絡(luò)爬蟲，都已經(jīng)使用F#進(jìn)行開發(fā)了，因為它的Async Workflow實在是過于好用，為我省了太多力氣。同時我還想證明，“語言特性”并非不重要，它對于編程的簡化也是至關(guān)重要的。在我看來，“類庫”也好，“框架”也罷都是可以補充的，但是語言特性是個無法突破的“限制”。例如，異步編程對于F#來說簡化了不少，這是因為我們可以使用順序的方式編寫異步程序。在C#中略有不足，但還有yield可以起到相當(dāng)作用，因此我們可以使用CCR和AsyncEnumerator簡化異步操作。但如果您使用的是Java這種劣質(zhì)語言……因此，放棄Java，使用Scala吧。

值得一提的是，Async Workflow并不是F#的語言特性，F(xiàn)#的語言特性是Workflow，而Async Workflow其實只是實現(xiàn)了一個Workflow Builder，也就是那個async { ... }，以此來簡化異步編程而已。PDC 09上關(guān)于F#對異步編程的支持也有相應(yīng)的介紹。

原文標(biāo)題：數(shù)十行F#打造簡易Comet聊天服務(wù)

鏈接：http://www.cnblogs.com/JeffreyZhao/archive/2009/12/11/fsharp-comet-prototype.html