FastMessenger编程方法中模拟异步功能调用方法

在 OO 语言写的程序里面，object 之间最基本的动作是同步功能调用（synchronous method invocation）。Fast Messenger 编程方法在不改动这个基本动作的前提下，实现了 object 之间的（虚拟）异步功能调用（asynchronous method invocation）。其基本思想是在两个 object 之间插入一个中间人 object，然后用两个同步功能调用模拟出一个异步功能调用。FM 将一些众所周知的编程元素（比如编程模式，编程小窍门等）以创新的方式组织起来，达到了这个目的。

本文将这些编程元素列举出来，并配上简单说明。

OOP原装的同步功能调用

同步功能调用看起来好像就只有一个动作，其实它隐含了好些前提和步骤：

在 object s 中必需要有一个指向 object r 的指针；

在 object s 中必需要有一个正在运行的 thread t；

Thread t 使用那个指针调用 object r 上的 method，进而执行细节步骤：

Thread t 离开 object s，同时进入 object r；

Thread t 在 object r 中执行那个 method 中的代码；

Thread t 执行完那个 method 后，退出 object r；

Thread t 重新进入 object s；

Thread t 回到 object s 后，从刚才离开的地方继续运行。

示意代码：

Class S {                  Class R {
    R r;
    // thread t                // thread t
    ……                         void method (args) {
    r.method (args);               ……
    ……                         }
}                          }

Messenger Object

FM 使用了中间人设计，在 object s 和 r 之间插入了一个 messenger object m。Object m 将 object s 和 r 分隔开，形成两个区间：一个包含 object s 和 m；另一个包含 object m 和 r。虽然在同一个区间里的 object 还是用 OOP 的同步功能调用来互相动作，但两个区间合作起来，却在 object s 和 r 之间形成了一个虚拟的异步功能调用。

这个 object m 为 FM 贡献了两个重要的基础。第一个是建立在 object s 和 r 之间的异步特性。当 object s 调用 object m 时，object m 将传过来的参数保存起来，供稍后处理。这样，object s 所使用的 thread t1 可以立即返回到 object s。然后在 object m 的内部，使用另外的 thread t2 来处理刚才收到的参数，并用它们来调用 object r。

第二个是给 object r 创建了一个单线程环境（single-thread context），因为 object m 的位置，使得它可以完全控制进入 object r 的线程数量。这样 object r 里的代码可以不用考虑线程安全（thread safe）问题。

示意代码：

Class S {                      Class R {
    Messenger m;                   // any thread but only one a time
    R r;                           void method (args) {
    // thread t1                       ……
    ……                             }
    m.call (r, method, args);  }
    ……
}

Object ID

Object m 已经去掉了 object s 和 r 之间的一个耦合，因为原先 object s 是直接调用 object r 的。Object ID 进一步去掉了它们间的另一个耦合，现在 object s 都不需要一个指向 object r 的指针了，object s 只需要知道 object r 的 object ID 就够了。指针是依赖于硬件和所用的 OO 语言的，而 object ID 可以是文本，字符，和数字等，甚至是人都可以阅读、理解、和直接使用的。

因为多了一层 ID 到指针的映射关系（即 mapping 或 binding），object m 需要把所有的映射管理起来。这样在 object s 用 “r” 来调用 object r 之前，“r” 到指针 r 的映射必须提前告诉 object m，就如下面的代码所示。

示意代码：

Messenger m = new Messenger ();
m.register (“r”, r);

Class S {                      Class R {
    Messenger m;                   // any thread but only one a time
                                   void method (args) {
    // thread t1                       ……
    ……                             }
    m.call (“r”, method, args);  }
    ……
}

Message Ports

Object ID 这个概念在 object 和指针之上建立了一个抽象层，这样在模型这一级，object r 已经不存在了，object s 看见的只有 “r”。Message port 是个类似的概念，它在 method 之上建立了一个抽象层。Object s 将用一个 message port （比如下面代码中的 “x”）来指明它要在 object “r” 上调用的功能。

如果你熟悉 message passing 的话，可以从另一个角度来理解 message port。FM 不对单个的 message 提供辨认的方法，一个 message port 可以用来辨认一组类似的 message：它们的数据类型，格式，语义等都是一致的。

示意代码：

Messenger m = new Messenger ();
m.register (“r”, r, array of ports);

Class S {                      Class R {
    Messenger m;                   // any thread but only one a time
                                   void onMessage (port, args) {
    // thread t1                       if (port == “x”) {
    ……                                     ……
    m.send (“r”, “x”, args);           } else if ……
    ……                             }
}                              }

Object ID Instances

Object ID 是个在 object 之上的抽象概念，一个 ID 可以代表一个 object，也可以代表多个 object，甚至其它的什么东西。所以 Object ID instance 里的 instance 特指该 ID 代表的 object 中的一个。这个名字取得不是很好，因为 object 和 instance 在 OOP 里是可以互换的，以后有好的名字再说了。

前面提到的单线程环境（single-thread context），是应用到 instance 这一级的。当一个 ID 后面有多个 object （也就是 instance），那么 object m 每次收到一个对该 ID 的调用请求，都会找一个空闲的 object 用一个不同的线程来调用。这样，如果一个 ID 有 N 个 instance 的话，那最多可能有 N 个不同的线程各自在一个 instance 上运行。

示意代码：

Messenger m = new Messenger ();
m.register (“r”, array of objects, array of ports);

Class S {                      Class R {
    Messenger m;                   // any thread but only one a time
                                   void onMessage (port, args) {
    // thread t1                       if (port == “x”) {
    ……                                     ……
    m.send (“r”, “x”, args);           } else if ……
    ……                             }
}                              }