P: Safe Asynchronous Event-Driven Programming

1 Abstract

设计理念

• 统一建模与编程： P语言讲状态机和实际编程结合，允许开发者以状态机交互的方式描述系统行为。系统被定义为多个状态机的集合，通过事件通信实现异步逻辑。

• 目标场景： 适用于高并发、事件驱动的系统（如设备驱动，网络协议栈），需保证响应性和可靠性。

核心机制

• 状态机与事件驱动​

  • 状态机模型​​： 每个组件是一个状态机，通过发送/接收事件与其他状态机交互。事件处理逻辑与状态绑定。

  • 事件处理规则： ​​默认安全性​​：要求每个状态必须处理所有可能到达的事件（避免事件丢失）。 延迟事件（Deferred Events）​​：开发者可标记特定事件为“延迟处理”，允许在合适的状态下再处理。

幽灵机（Ghosts Machines）

​非确定性环境建模​

测试时通过幽灵机模拟外部环境（如硬件或不可控输入），生成非确定性事件序列以覆盖复杂场景。​

零运行时开销​​：

幽灵机仅在编译前用于验证，生成可执行代码时被擦除，由类型系统保证擦除后的语义一致性。

3）验证与编译​​

• ​​形式化验证​​：

  • ​​模型检查（Model Checking）​​：验证系统是否满足安全性（如无死锁）和活跃性（如事件不被无限延迟）。

  • ​​响应性保证​​：确保系统能及时处理所有事件，避免资源耗尽或响应延迟。

• ​​可执行代码生成​​： P 程序可直接编译为高效代码，同时保留验证阶段的安全性证明。