Akka系列---什么是Actor

本文已.Net语法为主,同时写有Scala及Java实现代码

严肃的说,演员是一个广泛的概念,作为外行人我对Actor 模型的定义:

　　Actor是一个系统中参与者的虚拟人物,Actor与Actor之间是可以相互沟通,所有的沟通都是通过Message

比如说一个呼叫中心,数以百万计的客户可能会呼叫一个1-800的号码,并与许多可能的客户服务代表进行对话

向这样类型的交互可以使用演员建模

在Actor模型中,一切都是Actor,就想在面向对象编程(OOP)中一切都是"Object"一样.在OOP中,你需要使用类和对象进行建模,在Akka中,你可以使用Actor和Message进行建模

以下是Akka中基本例子

.Net

using System;
using Akka.Actor;

namespace ActorsSendingMessages
{
    /// <summary>
    /// 在Akka.NET中Actor都继承于UntypedActor。/// </summary>
    public class BasicActor : UntypedActor
    {
        protected override void PreStart()
        {

        }

        protected override void PreRestart(Exception reason, object message)
        {

        }

        protected override void OnReceive(object message)
        {
            //handle messages here
        }

        protected override void PostStop()
        {

        }

        protected override void PostRestart(Exception reason)
        {

        }
    }
}

Scala

class BasicActor extends UntypedActor{

  override def preStart(): Unit = super.preStart()

  override def postStop(): Unit = super.postStop()

  override def preRestart(reason: Throwable, message: Option[Any]): Unit = super.preRestart(reason, message)

  override def postRestart(reason: Throwable): Unit = super.postRestart(reason)

  override def onReceive(message: Any): Unit = {

  }

}

Java

import akka.actor.UntypedActor;
import scala.Option;

/**
 * Created by Lei on 2017-4-25.
 */
public class BasicActor extends UntypedActor {
    @Override
    public void onReceive(Object message) throws Throwable {

    }

    @Override
    public void preStart() throws Exception {
        super.preStart();
    }

    @Override
    public void postStop() throws Exception {
        super.postStop();
    }

    @Override
    public void preRestart(Throwable reason, Option<Object> message) throws Exception {
        super.preRestart(reason, message);
    }

    @Override
    public void postRestart(Throwable reason) throws Exception {
        super.postRestart(reason);
    }

}

什么是Message

可能已经注意到了BasicActor中定义的方法

.Net

protected override void OnReceive(object message)
{
    //handle messages here
}

Scala

override def onReceive(message: Any): Unit = {

  }

Java

  @Override
    public void onReceive(Object message) throws Throwable {

    }

该OnReceive方法是Actor接收Message的地方,在Akka中,一个Message就是一个Object,Message可以是任意类型的实例

Actor通常只能处理特定类型的Message,如果Actor收到无法处理的Message,则不会触发任何异常,一般只是将Message标记为"unhandled"
Message是不变的

什么是"不可变"的对象呢?

　　不可变对象:是一个对象中的状态(即该对象在内存中的内容)一旦被实例化就不能修改

类似于String类型(.net中 string)

　　不可变的Message本质上是线程安全的.没有线程可以修改不可变Message的内容,所以接收到原始Message的第二个线程不必担心以前的线程有修改Message的可能

因此,在Akka中,所有消息都是不可变的,线程也是安全的,这也是为什么可以让上千万Akka的Actor同时处理消息的原因之一.正式不可变的Message消除了同步机制和其他不必要的代码

Actor的行为

我们大概了解了Actor和Message,那这些如何用?

Actor通过Message进行通信

在OOP中,对象通过函数调用与其他对象进行通信.A类在B类上调用一个函数,并等待该函数返回,然后A类可以继续其余工作.在Akka和Actor模型中,Actor之间通过Message进行通信

那有什么特别的呢?

　　对于初学者来说,消息传递是异步的,发送Message的Actor可以在接收的Actor处理发件人的Message时继续执行其他工作.所以Actor之间的互动,默认情况下都是异步的

还有另一个变化

　　由于所有"函数调用"都被Message代替,即对象的不同实例,因此Actor可以存储其函数调用的历史记录,甚至延迟处理一些函数调用

想象一下,如何使用一个Actor来构建像Microsoft Word中的“撤消”按钮这样的功能?默认情况下，你有一个Message代表每个人对文档所做的更改.要撤消其中一个更改，只需要将消息从UndoActor的垃圾邮件中删除,并将该更改推送回管理Word文档的当前状态的另一个Actor。在实践中这是一个非常强大的概念。

Actor发送Message到地址，而不是直接发送给Actor

位置透明

　　什么是位置透明,位置透明意味着无论在何时向Actor发送Message,都不需要知道他们在系统中的位置,可能这个Message覆盖数百台计算机,所以只需要知道Actor的地址.

就像给别人打电话一样,你只需要知道电话号码,其他的电信供应商就会帮你连通.

Actor的工作方式也是一样,每个Actor都包含了以下部分地址

Protocol(协议):就像网络上使用的Http和Https一样,Akka支持多种传输协议用于进程间的通信.单进程Actor系统默认协议是akka://如果使用的远程或者集群,则通常会使用akka.tcp://或者akka.udp://在节点之间进行通信

ActorSystem(Actor系统):在akka的每个ActorSystem实例必须在启动时赋予一个名称,该名称可以由所有参与分布式的多个进程或者计算机共享ActorSystem.

Address(地址):如果不使用远程处理,则ActorPath可以省略这一部分,这部分是用来传达用于Actor系统之间的远程通信的具体IP地址/域名和端口信息

Path(路径):这是一个特定Actor在地址上的路径,结构就像一个网站的Url,所有用户定义的actor都是在/user/下

因此,要向Actor发送消息:

.Net

//local actor
var actorRef = MyActorSystem.Selection("/user/myActor");
actorRef.Tell("HI!");

//remote actor
var remoteActorRef = MyActorSystem.Selection("akka.tcp://MyActorSystem@localhost:1001/user/myActor");
remoteActorRef.Tell("HI!");

Scala

    //local actor//local actor
    val actorRef = system.actorSelection ("/user/myActor")
    actorRef ! ("Hi!")

    //remote actor
    val remoteActorRef =system.actorSelection ("akka.tcp://MyActorSystem@localhost:1001/user/myActor")
    remoteActorRef ! ("Hi!")

Java

        //local actor//local actor
        ActorSelection actorRef = system.actorSelection ("/user/myActor");
        actorRef .tell("Hi!",getSelf());

        //remote actor
        ActorSelection remoteActorRef =system.actorSelection ("akka.tcp://MyActorSystem@localhost:1001/user/myActor");
        remoteActorRef.tell("Hi!",getSelf());

向远程Actor发送Message就像本地Actor一样,这就是位置透明的意思

发送给Actor地址的所有Message都是放置在属于Actor的"邮箱"中

当向Actor发送Message时,该Message不会直接进入Actor的OnReceive方法.

Message被放置在按照FIFO(先进先出)顺序排列的"邮箱"中,就像C#中Queue<T>(java中LinkedList)数据结构一样.邮箱有一个非常简单的工作,接收和挂起邮件,直到Actor准备好处理它们.

当Actor准备处理Message时,邮箱将把Message推送到Actor的OnReceive方法中,并运行Actor的消息处理方法.

Actor只能一次处理一个Message

Akka中保证参与者处理Message时,Actor的上下文和内部状态都是线程安全的

之所以这样的原因是:

　　因为Message是不可变的,所以每个Message的内容本质上是线程安全的

　　因为Message是串行处理的,所以更改一个actor的内部状态和上下文都不需要跨多个线程进行同步

因此,一个Actor在它的OnReceive方法退出之前,都无法处理下一个Message.当处理完时,邮箱会将下一个可用的Message推送到OnReceive方法中

Actor可以拥有内部状态

就像任何类一样,Actor可以拥有自己的属性和字段

当一个Actor重启时,actor实例就像我们这个BasicActor类的一个实例一样被销毁并重新创建.

BasicActor创建新的一个实例,通过Props把构造函数的参数传递给新的实例

Actor有一个明确的生命周期

在Actor可以从邮箱中开始处理Message之前,必须由Actor系统进行实例化并运行其生命周期.

Actor被创建并启动,然后会花费大部分时间接收消息,如果不再需要Actor,可以终止或者停止Actor

　　如果Actor以外崩溃(即抛出未处理的Exception),Actor的父级将从头开始自动重启Actor的生命周期,而不会丢失仍在Actor邮箱中的剩余的Message

结合之前的例子BasicActor中实现这个生命周期:

　　Actor's constructor(构造函数):BasicActor没有中并没有声明,而是使用了默认的构造函数,当然也可以使用任何带参数的构造函数

　　PreStart:这是在actor可以开始接收消息之运行,是放置初始化逻辑的好地方,在重启时会被调用

　　PreRestart:如果Actor意外失败(即抛出未处理的Exception),Actor的父级会重启Actor

　　PostStop:一旦Actor停止并且不再接收消息,就会被调用,这里可以处理清理引用对象,PostStop在Actor重启时不会调用,只有在人为关闭时才调用

　　PostRestart:在PreRestart之后,PreStart之前被调用,这是可以处理崩溃错误和诊断报告

每个Actor都有父级,有的有子级

　就像人一样,Actor有父母,有的有祖父母,兄弟姐妹和孩子

　

这意味着每个Actor都必须由其他Actor创建,所以我们代码:

.Net

var actorRef = MyActorSystem.ActorOf(Props.Create<BasicActor>(), "myActor");
actorRef.Tell("HI!");

Scala

    val system = ActorSystem("MySystem")
    val actorRef = system.actorOf(Props.create(classOf[BasicActor], "myActor"))
    actorRef ! ("Hi!")

Java

        final ActorSystem system = ActorSystem.create("MySystem");
        ActorRef actorRef= system.actorOf(Props.create(BasicActor.class,"myActor"));
        actorRef.tell("Hi!",getSelf());

在/user/根Actor下创建一个新的Actor,新的Actor的路径就是/user/myActor

同样,还可以在BasicActor中创建其他Actor

.Net

protected override void OnReceive(object message)
{
    var childActor = Context.ActorOf(Props.Create<BasicChildActor>(), "child1");
    childActor.Tell("Hi!");
}

Scala

  override def onReceive(message: Any): Unit = {
    val childActor = context.actorOf(Props.create(classOf[BasicChildActor]), "child1")
    childActor ! ("Hi!")
  }

Java

  @Override
    public void onReceive(Object message) throws Throwable {
        ActorRef childActor = getContext().actorOf(Props.create(BasicChildActor.class), "child1");
        childActor.tell("Hi!",getSelf());
    }

这样childActor的路径就是/user/myActor/child1/

父级监督子级

在关于Actor生命周期的部分中,提到了"Actor是由他们的父级进行重启"的概念.这就类似于,每个家长都收到他们孩子发的特别的消息"求助,我要崩溃了".

每个父级都带有默认的SuperviserStrategy对象(可以自定义).该对象决定了如何处理他们的子级Actor的失败.有三种方式:

　　Restart:重启失败的Actor,父级默认方式,除非子级在60秒内反复重启

　　Stop:永久停止失败的Actor

　　Escalate:将决定交给父级的父级处理

当发出一个Restart或者Stop 的Message,受影响的所有的子级包括自己都会重启或者停止.当然,也可以重启失败的Actor的actor家族树整个部分

引荐:https://petabridge.com/blog/akkadotnet-what-is-an-actor/