Akka基础-actors
Actor model
是一种处理并发问题的概念模型,定义了系统组件的行为和交互规则。
在传统的并发编程中,处理对象时:
将其状态存储为数据
调用其方法进行各种操作
在actor model中:将所有对象视为actor
将其状态进行存储
通过异步发送消息来进行交互,不直接调用方法
actor model的核心是单线程和异步,通过消息的形式,将所有交互都变成了异步单线程。解决了线程冲突问题,同时解决了加锁带来的性能损耗。
用一个通俗的例子说明actor模型:
相互发短信或者邮件其实都是actor model。每个人都是actor,在收到他人的信息后,由本人自己决定处理信息的顺序,并不会立即响应。而作为发送方,也不会在发送完消息后不做任何事情一直等待回复。
Akka 定义
akka是一个实现了actor model的框架,基于scala编写,提供java和scala两套api,用于解决分布式系统下的并发交互问题。
Akka 具体使用
akka编程遵循以下的大逻辑
- 首先创建一个actorsystem,负责实例化各种actor,并负责最初向actor发送消息
- 之后定义若干个actor来实现业务逻辑,这些actor类都需要继承Actor trait
- 在每一个actor中,需要实现receive方法,用于处理接收到的消息,这个方法是一个partial function,模式匹配各种不同的消息
- 消息是actor之间传递用的,可以是任何类型
- 发送消息的动作用!完成
actors
基本的写法如下:
- 定义actorSystem
- 定义actor
- 实例化一个actor并向其发送消息
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11val actorSystem = ActorSystem("firstActorSystem")
class Person(name: String) extends Actor {
override def receive: Receive = {
case "hi" => println(s"Hi, my name is $name")
case _ =>
}
}
val person = actorSystem.actorOf(Person.props("Bob"))
person ! "hi"
下面的例子体现actor的如下特点:
- actor的receive方法可以接受各种类型的消息,只要有对应的模式匹配就行
- 注意sender()的用法,sender()表示这个消息的来源,也是一个actor,所以可以直接向sender() 发送消息(line 3)
- 类似的,self表示actor自己,可以用self向自己发送消息(line8)
- forward功能保留最初的发送方,当前发送方只是做传递,会将最初的发送方一直传递下去
- 最初的sender是默认的noSender,比如从actorsystem向actor发消息是,这个消息都会标记来自noSender
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12class SimpleActor extends Actor {
override def receive: Receive = {
case "Hi!" => sender() ! "Hello, there!" // replying to a message
case message: String => println(s"[$self] I have received $message")
case number: Int => println(s"[simple actor] I have received a NUMBER: $number")
case SpecialMessage(contents) => println(s"[simple actor] I have received something SPECIAL: $contents")
case SendMessageToYourself(content) =>
self ! content
case SayHiTo(ref) => ref ! "Hi!" // alice is being passed as the sender
case WirelessPhoneMessage(content, ref) => ref forward (content + "s") // keep the original sender of the WPM
}
}
messages
消息可以是任何类型,列举几种常用的
基本数据类型,int,string等
case class:定义的结构化的消息,带不同的参数
case object:如果这个消息只是为了触发特定操作,只是一个信号,用case object
消息的限制如下:消息必须可以序列化
消息必须是不可变的
behaviors
行为就是指actor受到对应的消息后采取的行动,在receive这个函数中,在对应的模式匹配中实现。
Akka运行原理
akka构造一个actor共享的线程池,少数几个线程(100)就可以处理大量的actor(1000000)。每一个actor其实就是一个数据结构,包含两个部分:1. 定义的事件处理逻辑 2. 一个邮箱,用于接收消息。
akka会进行调度,让这些线程去执行一个个actor,对于每个actor来说,没有线程执行它时,不会有任何变化。当有现成执行它时,按顺序从邮箱中取出消息,然后执行对应的处理逻辑。
akka做出如下保证:
首先看下面这个银行actor的实现
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上述银行actor接受三种类型的消息,存款,取款和查询。具体的实现方法是重点,通过一个变量funds来维护账户的余额。这样会有一些问题:
- 是否线程安全?(根据上面akka运行的原理可以知道,是线程安全的)
- 是否会出错?(如果只是actor内部使用变量是可以的,但是如果变量值作为输出传给了其他actor会出现问题)
总之:在actor中使用变量意味着actor是有状态的,这其实不好,不论从可读性,传递引发错误还是扩展性的角度,都不应该使用变量实现这种有状态的actor
最佳方法是将actor都转换成无状态的,具体做法是通过行为转换,将维护的变量变成递归的参数来执行。看下面这个状态转换的例子:
Akka 行为转换
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FussyKid是有状态的,变量state维护其状态
StatelessFussyKid是无状态的,核心是利用context.become方法,转换handler,使得对同一条消息根据状态采取不同回复。
进一步说明,context.become方法接收两个参数,第一个是Receive类型的handler,表示将这个消息转给谁来处理,第二个参数是boolean,表示是否替换当前的handler。下面解释第二个参数。
第二个参数默认为true,上面19行和24行传入了false。为true意味着新的handler直接替换了旧的,永远只有一个handler。为false则会将所有的handler维护成一个栈,每次切换,都会在顶放入一个新handler,每个消息都由顶的handler处理。因此,需要搭配unbecome方法进行出栈操作。回到这个例子,这个参数会直接导致整个逻辑的不同,简单讲,当用栈维护时(false),消息需要逐个抵消(小孩收到几个菜就需要几个巧克力才能开心)。如果直接替换(true)则消息没有累计的效果(不管吃了几个菜,一个巧克力就开心)。
还可以额外加入参数,实现上面银行例子的无状态版本。
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Actor 和子actor
在actor的行为中可以创建其他actor,这样创建出来的actor 称为这个actor的子actor。
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- context.actorOf 用于创建子actor
- 每一个actor都会有一个唯一的路径,可以通过self.path来获取
- 可以看到,子actor的路径就是父actor路径的下一级
- 由此可得,actor之间存在着树状的结构,akka定义了三种守卫actor来做为最上层的actor
- /system:系统级别的actor最高路径,用于实现akka系统的基础功能的actor归于此下,如日志actor
- /user:用户创建的actor的最高路径,用户创建的actor都在其下
- /:最高的root,所有actor都在其下
根据上述路径,可以找到唯一一个actor
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通过actorSelection方法找到一个actor,可以直接使用,如果路径不存在,则发送给dead letter
特别注意:永远不要将可变的actor状态或者“this”引用传递给子actor!!!
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注意第8行,将this(自身的引用)传递给了子actor。
这样做的后果是打破了akka整体通过消息传递进行调用的机制,子actor可以直接调用父actor的方法,或者直接改变父actor的内部变量值了。
完全不符合actor model的设计,会产生实际问题且极难debug
actor和子actor的一个作用就是并行计算(甚至可以做分布式计算),子actor作为executor,父actor作为driver。
Actor日志
通过继承actorlogging类,来实现日志能力
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Akka配置
默认的配置文件位置为src/resources/application.conf
其中通过下面的形式定义配置:
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通过ConfigFactory.load().getConfig(“name1.name2”)的方式获取到配置
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Reference
https://www.udemy.com/course/akka-essentials/?couponCode=ST21MT60724
chapter3