Zio stm

自己紹介
名前: 砂川恵
所属: 株式会社FOLIO
(もうすぐ入社一年)

注意事項
- ZIOの話をしますがFOLIOではZIOを使っていません
- ZIOのversionは1.0.1
- ZIO自体の話はあまりしません, あくまでzio.stm.STMの話に絞る

みなさん並列処理は好きですか？
好きですよね？

でも並列処理って難しいですよね
親の顔より見た入出金の例
- 口座はそれぞれAtomicで更
新する場合はロックを取得す
る
- トランザクションはcommitか
rollbackを行うまでは取得した
ロックを解放しない

口座が二つぐらいなら制御可能だが…
実際は無数の口座を扱う
むりぃ。。

その悩みSTMで解決できますよ？

(Software) Transactional Memory
- 並列処理を制御するための仕組み/実装
- DBトランザクションのようなトランザクションをメモリ上のデータに対して提
供する
- 悲観ロック
- commit時にデータの変更を検知し、処理時とのデータの相違があれば先
頭から処理をやり直す
- Software Transactional Memory(STM)はTransaction Memoryをソフト
ウェア上(特定の言語上など)で実装したもの

ZIO
元々はscalaz8のIOモナドとして開発されていたライブラリだが、現在はスタンドアロンなライブラリとしてリリースされている。
IOモナドとは元々Haskellの技術で副作用をコンテキストとして持つ値で、副作用が失敗したときの例外処理などをハンドリ
ング/mask/割り込みなどのための様々な関数が定義されている。正しく言うとIO自体はただのデータ型でIOデータ型がモナ
ド型クラスを実装している。ScalaでのIOモナドは並列処理周りの実装やヘルパー関数も定義されており、HaskellのIOモナ
ドよりさらに機能が拡張されている場合が多い。IO値は遅延性のタスクであり、定義のみでは実行されずrun関数を発火する
ことで実行することができる、さらにIOは再利用可能であるため、run関数はなんども呼び出すことができる(その度に副作用
タスクが実行される)。IOはモナドを実装しているため合成が可能で、一般的にはfor syntaxを利用して逐次処理同様に書く
ことができる。scalaに置けるIOの代表的な実装としてはcats.effect.IOがあり、IOの類似や派生としてmonix TaskやZIOが
存在する。これらは総称してエフェクトラッパーと呼ばれることがある。ZIOはIOモナドにさらにDI機能を追加したりエラー型を
任意の型に束縛できるようにしたりとさらにリッチにしたもので型としてZIO[R, E, A]となりRがDIするmoduleの型、Eがエ
ラー型、AがIOタスクの戻り値となる。Rの値にはaccessM関数でアクセスすることが可能でこれの戻り値はZIOとなり、つま
りRにアクセスする場合は必ずZIOコンテキストになる。ZIOはそのほかにもSTMやStreamなど並列処理を行うに当たって
有用なモジュールも提供されており、大体の処理をZIOのみで完結できるようになっている、反対にcats.effect.IOなどとの相
互変改も提供されており他エフェクトラッパーとの共存や、移行などもやりやすいようになっている。

ZIO
長い、三行で
- 副作用をラップし、再実行可能なタスクとして変数に束縛できる
- 並列処理用のモジュールが提供されている
- DI機能とかも提供されている

ZIOで提供されているモジュール(一例)
- ZIO
DI機能付きエフェクトラッパー
- Fiber
マイクロスレッド
- Ref
AtomicRefalence
- Semaphore
セマフォ
- Chunk
ArrayベースのハイパフォーマンスCollection
- Queue
非同期で利用可能なQueue
- Managed
Closableなリソースを扱うためのモジュール(≒
cats.effect.Resource)
- STM
悲観ロックトランザクション
- Stream
stream処理

zio.stm.STM
https://gist.github.com/keiSunagawa/13b30afae7e3b017a0ab5bdd75efa30c
口座はTRefとして表現される
口座(トランザクション処理対象の
値)を任意数作成する関数
片方の口座から出金
もう片方の口座へ入金をする
トランザクション処理
STM操作を合成してひとつのトラ
ンザクションを生成できる
この戻り値のSTMをさらに合成し
て大きなトランザクションにするこ
ともできる
USTM[A]はSTM[Nothing, A]の
type alias

zio.stm.STM
https://gist.github.com/keiSunagawa/13b30afae7e3b017a0ab5bdd75efa30c
STM#commitを呼び出すことで
トランザクションを実行できる
コミット後はIOタス
クになる
(遅延実行)
forkはprogram0の返す
IOタスクを並列で実行す
る

zio.stm.STMに置けるロールバック
- コミット時に値の変更を検査し、自分のトラザクション以外から変更されていた場合
ロールバックし、処理をやり直す
- 当然ロールバックできるのはメモリ上のデータ(TRefインスタンス)だけ
- つまりSTMトランザクション内では副作用を実行できない

zio.stm.STMに置けるコミット
- メモリ上のデータ(TRefインスタンス)を更新する
- コミット時のTRefに対する値の検査と更新処理はsynchronized blockで実行され
る
- 更新すべき値が多いほどこのblock時間が長くなる

まとめ
- STMは並列処理上に悲観ロックトランザクションを提供するもの
- ユーザはロックの概念を意識せず、任意数のobjectを扱える
- ZIOではSTMの実装が提供されている
- DBトランザクションのようにコミット/ロールバックの概念が存在する
- ロールバックが発生した場合はトランザクションの先頭から処理をやりなおす
- コミット処理はsynchronized blockで実行される

時間があれば、実装の話をしたい
- TRefはVersion付けされた値を持つ
https://github.com/zio/zio/blob/master/core/shared/src/main/scala/zio/stm/ZTRef.scala#L175-L178
- Versionedはただの値のwrapper class
新しいversion = 新しいインスタンス
https://github.com/zio/zio/blob/master/core/shared/src/main/scala/zio/stm/ZSTM.scala#L1500

- トランザクションではjournalと言うMapを引き回し、値を更新(set関数呼び出し)をし
た場合はVersionedの値ではなく、更新予定の値をjournalに記録していく(そのとき
現在のVersion付きの値も一緒に格納する)
journalに追加
するだけ
entryは現在参照中の
Versionedと更新予定の値を
持つ入れ物

- synchronized block内でversionチェック関数とvalidな場合はcommitを行う
https://github.com/zio/zio/blob/master/core/shared/src/main/scala/zio/stm/ZSTM.scala#L1752-L1754
https://github.com/zio/zio/blob/master/core/shared/src/main/scala/zio/stm/ZSTM.scala#L1544-L1549
https://github.com/zio/zio/blob/master/core/shared/src/main/scala/zio/stm/ZSTM.scala#L1838
isValidはjournalに保存した
versionと現在のversionが同
一か調べる(expectedは
journalに保存したversion)

ご静聴ありがとうございました
🙇

Zio stm

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Zio stm