OTP Design Principles: Gen_Server Behaviour

1，Client-Server原则
client-server模型由一个中心服务器和任意多的客户端组成
该模型主要用来做资源管理操作，不同的客户端共享一个通用的资源，服务器负责管理该资源

2，例子

-module(ch3).
-behaviour(gen_server).

-export([start_link/0]).
-export([alloc/0, free/1]).
-export([init/1, handle_call/3, handle_cast/2]).

start_link() ->
  gen_server:start_link({local, ch3}, ch3, [], []).

alloc() ->
  gen_server:call(ch3, alloc).

free(Ch) ->
  gen_server:cast(ch3, {free, Ch}).

init(_Args) ->
  {ok, channels()}.

handle_call(alloc, _From, Chs) ->
  {Ch, Chs2} = alloc(Chs),
  {reply, Ch, Chs2}.

handle_cast({free, Ch}, Chs) ->
  Chs2 = free(Ch, Chs),
  {noreply, Chs2}.

3，启动Gen_Server
ch3:start_link():

start_link() ->
  gen_server:start_link({local, ch3}, ch3, [], []) => {ok, Pid}

gen_server:start_link/4启动一个新进程并连接它，新进程为一个gen_server
1)第一个参数指定gen_server名字，{local, ch3}表示在本地注册一个gen_server进程为ch3
2)第二个参数指定callback module为ch3，在这里接口方法和callback方法都放在一个module里，这是一个好的编程实践
3)第三个参数指定init方法的参数
4)第四个参数为options
如果名字注册成功，新的gen_server进程调用callback方法ch3:init([])，返回{ok, State}
gen_server:start_link是同步的，直到gen_server初始化并且可以接收请求才返回，gen_server:start_link由supervisor启动，它是supervision tree的一部分
gen_server:start启动一个单独的进程，gen_server:start不是supervision tree的一部分，它没有supervisor

4，同步请求——Call
同步请求alloc()由gen_server:call/2实现：

alloc() ->
  gen_server:call(ch3, alloc).

ch3是gen_server的名字，alloc是实际的请求
该请求会发送一条消息给gen_server，请求接受以后，gen_server调用handle_call(Request, From, State)并返回{replay, Replay, State1}

5，异步请求——Cast
异步请求free(Ch)由gen_server:cast/2实现

free(Ch) ->
  gen_server:cast(ch3, {free, Ch}).

ch3是gen_server的名字，{free, Ch}是真正的请求
callback方法为handle_cast(Request, State)，返回{noreply, State1}.

6，关闭
6.1 在Supervision Tree中
如果gen_server是supervision tree的一部分，则不需要stop方法。gen_server会被supervisor自动关掉。
如果需要在关闭gen_server之前做清理工作，那么shutdown strategy必须为一个timeout并且必须在gen_server的init方法中设置捕获exit信号
gen_server将在关闭时调用callback方法terminate(shutdown, State):

init(Args) ->
  ...,
  process_flag(trap_exit, true),
  ...,
  {ok, State}.
...
terminate(shutdown, State) ->
  ..code for cleaning up here..
  ok.

6.2 单独的Gen_Servers
如果gen_server不是supervision tree的一部分，那么定义一个stop方法会比较有用：

...
export([stop/0]).
...
stop() ->
  gen_server:cast(ch3, stop).
...

handle_cast(stop, State) ->
  {stop, normal, State};
handle_cast({free, Ch}, State) ->
  ...
...

terminate(normal, State) ->
  ok.

callback方法处理stop请求，然后返回{stop, normal, State1}，norma指定这是一个正常的关闭，State1为gen_server的state的新的值
这将使得gen_server调用terminate(normal, State1)，然后优雅的关闭服务器

7，处理其他消息
如果gen_server可以接受除了请求外的其他消息，那么callback方法handle_info(Info, State)必须实现来处理它们
例如gen_server连接到supervisor以为的其他进程并捕获到exit信号，这时就会接受一个exit消息

handle_info({'EXIT', Pid, Reason}, State) ->
  ..code to handle exits here..
  {noreply, State1}.

补充：gen_server exports and callbacks

gen_server module              callback module
gen_server:start_link -------> Module:init/1
gen_server:start
gen_server:call -------------> Module:handle_call/3
gen_server:multi_call
gen_server:cast -------------> Module:handle_cast/2
gen_server:abcast              
gen_server:replay
gen_server:enter_loop
                               Module:handle_info/2
                               Module:terminate/2
                               Module:code_change/3