Elixir – co to jest, zastosowania, zalety języka programowania

Elixir to funkcyjny język programowania uruchamiany na maszynie wirtualnej Erlanga, używany głównie do tworzenia szybkich, współbieżnych i odpornych na awarie aplikacji. Nie należy mylić go z systemem płatności ELIXIR ani kosmetykami o podobnej nazwie. Sprawdź, jak działa ten język, gdzie znajduje zastosowanie i dlaczego wybierają go zespoły budujące systemy czasu rzeczywistego.

Elixir – co to jest?

Elixir jest funkcyjnym językiem programowania stworzonym przez José Valima i zaprezentowanym w 2011 roku. Jego kod wykonuje się w środowisku Erlang Virtual Machine, znanym także jako BEAM. Dzięki temu korzysta z mechanizmów opracowanych pierwotnie dla systemów telekomunikacyjnych.

Język obsługuje współbieżność przez lekkie procesy działające niezależnie od siebie. Proces nie oznacza tu ciężkiego procesu systemowego, lecz niewielką jednostkę wykonawczą zarządzaną przez maszynę BEAM. Może ich działać bardzo dużo bez znacznego obciążania serwera.

Elixir wykorzystuje składnię inspirowaną językami Ruby i Erlang. Programista otrzymuje więc czytelny zapis, a jednocześnie dostęp do narzędzi przeznaczonych dla aplikacji wymagających wysokiej dostępności.

Elixir działa na maszynie BEAM, dlatego łączy przyjazną składnię z mechanizmami współbieżności, izolacji błędów i pracy rozproszonej.

Jak działa język Elixir?

Podstawą tego języka jest paradygmat funkcyjny. Funkcje są traktowane jak wartości, dane pozostają niezmienne, a operacje opisuje się przez przekształcanie wejścia w wynik. Taki model ogranicza liczbę nieprzewidzianych zmian stanu programu.

Dopasowanie wzorców

Dopasowanie wzorców pozwala sprawdzać strukturę danych bez rozbudowanych instrukcji warunkowych. Mechanizm ten dobrze współpracuje z krotkami, listami i mapami, czyli typami często używanymi w aplikacjach internetowych.

Elixir korzysta także z rekurencji, funkcji anonimowych oraz potokowania danych. Operator potoku przekazuje wynik jednej funkcji do kolejnej, co ułatwia zapis wieloetapowych operacji i poprawia czytelność kodu.

Odporność na awarie

Procesy BEAM są od siebie odizolowane. Gdy jeden z nich zakończy się błędem, nie musi zatrzymać całej aplikacji. Nadzorcy monitorują procesy i mogą uruchamiać je ponownie według wcześniej zdefiniowanych zasad.

Ten model określa się jako „niech proces zawiedzie”. Zamiast tworzyć rozbudowane zabezpieczenia wokół każdej funkcji, projektuje się system tak, aby potrafił wykryć problem i szybko odtworzyć uszkodzony element.

Do czego wykorzystuje się Elixir?

Język sprawdza się tam, gdzie aplikacja obsługuje wiele połączeń jednocześnie albo musi działać bez długich przerw. Dotyczy to zarówno usług internetowych, jak i systemów komunikacyjnych czy narzędzi przetwarzających dane w czasie rzeczywistym.

Przykładowe zastosowania obejmują:

• serwisy internetowe i interfejsy programistyczne API,
• czaty, komunikatory oraz aplikacje współpracujące na żywo,
• systemy płatności i platformy obsługujące dużą liczbę operacji,
• kolejki zadań, przetwarzanie zdarzeń i usługi działające w chmurze.

Phoenix i aplikacje internetowe

Najpopularniejszym środowiskiem webowym dla Elixira jest Phoenix. Zapewnia routing, obsługę żądań HTTP, kanały komunikacji oraz narzędzia do pracy z bazami danych. Phoenix LiveView pozwala aktualizować fragmenty strony po stronie serwera bez tworzenia rozbudowanej aplikacji JavaScript.

Takie rozwiązanie pasuje do paneli administracyjnych, formularzy, monitoringu i aplikacji, w których użytkownik natychmiast widzi zmianę danych. Kanały Phoenix obsługują komunikację dwukierunkową, na przykład podczas rozmowy na czacie.

Narzędzia do pracy rozproszonej

Elixir umożliwia łączenie wielu instancji aplikacji w jeden system. Wbudowane mechanizmy przesyłania komunikatów pozwalają wymieniać dane między procesami działającymi na różnych serwerach.

Biblioteka OTP dostarcza gotowe wzorce dla serwerów, nadzorców, harmonogramów i aplikacji rozproszonych. Programista nie musi budować tych elementów od podstaw – korzysta z rozwiązań używanych wcześniej w ekosystemie Erlanga.

Jakie zalety ma Elixir?

Największą korzyścią jest połączenie prostego zapisu z właściwościami środowiska BEAM. Aplikacja może obsługiwać dużą liczbę niezależnych zadań, a awaria pojedynczego procesu nie musi przerywać pracy pozostałych części systemu.

Istotne cechy tego języka to:

• wysoka współbieżność dzięki lekkim procesom,
• odporność na błędy i możliwość automatycznego restartu procesów,
• czytelna składnia oraz funkcjonalny sposób pracy z danymi,
• wsparcie dla aplikacji rozproszonych i komunikacji w czasie rzeczywistym,
• narzędzia Mix, ExUnit i Hex ułatwiające budowanie, testowanie oraz udostępnianie pakietów.

Mix pełni funkcję narzędzia do zarządzania projektem. Pozwala tworzyć aplikację, uruchamiać testy, kompilować kod i kontrolować zależności. Pakiety publikuje się w repozytorium Hex, a ExUnit służy do pisania testów jednostkowych.

W Elixirze wydajność nie wynika wyłącznie z szybkości pojedynczej funkcji. Liczy się sprawna obsługa tysięcy niezależnych zadań i połączeń.

Elixir a system ELIXIR w bankowości

W polskich materiałach finansowych nazwa ELIXIR oznacza coś zupełnie innego. To elektroniczny system rozliczeń międzybankowych w złotych, utworzony i obsługiwany przez Krajową Izbę Rozliczeniową, czyli KIR. System działa od 1994 roku i realizuje rozliczenia podczas trzech sesji w dni robocze.

Godziny księgowania zależą od banku. Przykładowo Aion Bank przyjmuje przelewy przychodzące o 10:30, 14:30 i 16:30, a wysyła je o 9:10, 13:10 i 15:10. W Alior Banku sesje przychodzące odbywają się o 11:00, 15:00 i 17:00, zaś wychodzące o 9:30, 13:30 i 16:00.

System bankowy ELIXIR nie jest związany z językiem programowania. Wspólna nazwa może mylić, szczególnie przy wyszukiwaniu informacji o czasie przelewu. W kontekście technologii informatycznych Elixir oznacza język oparty na Erlangu, a nie infrastrukturę rozliczeń bankowych.