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Akka系列（一）：Akka簡(jiǎn)介與Actor模型

PingCAP / 1839人閱讀

摘要：是一個(gè)構(gòu)建在上，基于模型的的并發(fā)框架，為構(gòu)建伸縮性強(qiáng)，有彈性的響應(yīng)式并發(fā)應(yīng)用提高更好的平臺(tái)。上述例子中的信件就相當(dāng)于中的消息，與之間只能通過消息通信。當(dāng)然模型比這要復(fù)雜的多，這里主要是簡(jiǎn)潔的闡述一下模型的概念。模型的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題。

Akka是一個(gè)構(gòu)建在JVM上，基于Actor模型的的并發(fā)框架，為構(gòu)建伸縮性強(qiáng)，有彈性的響應(yīng)式并發(fā)應(yīng)用提高更好的平臺(tái)。本文主要是個(gè)人對(duì)Akka的學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的一些理解。

Actor模型

Akka的核心就是Actor，所以不得不說Actor，Actor模型我通俗的舉個(gè)例子，假定現(xiàn)實(shí)中的兩個(gè)人，他們只知道對(duì)方的地址，他們想要交流，給對(duì)方傳遞信息，但是又沒有手機(jī)，電話，網(wǎng)絡(luò)之類的其他途徑，所以他們之間只能用信件傳遞消息，很像現(xiàn)實(shí)中的的郵政系統(tǒng)，你要寄一封信，只需根據(jù)地址把信投寄到相應(yīng)的信箱中，具體它是如何幫你處理送達(dá)的，你就不需要了解了，你也有可能收到收信人的回復(fù)，這相當(dāng)于消息反饋。上述例子中的信件就相當(dāng)于Actor中的消息，Actor與Actor之間只能通過消息通信。當(dāng)然Actor模型比這要復(fù)雜的多，這里主要是簡(jiǎn)潔的闡述一下Actor模型的概念。

Akka中Actors模型

對(duì)并發(fā)模型進(jìn)行了更高的抽象

異步、非阻塞、高性能的事件驅(qū)動(dòng)編程模型

輕量級(jí)事件處理（1GB內(nèi)存可容納百萬(wàn)級(jí)別個(gè)Actor）

為什么Actor模型是一種處理并發(fā)問題的解決方案？

一開始我也不怎么理解，腦子里的一貫思維是處理并發(fā)問題就是如何保證共享數(shù)據(jù)的一致性和正確性，為什么會(huì)有保持共享數(shù)據(jù)正確性這個(gè)問題呢？無(wú)非是我們的程序是多線程的，多個(gè)線程對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，若不加同步條件，勢(shì)必會(huì)造成數(shù)據(jù)污染。那么我們是不是可以轉(zhuǎn)換一下思維，用單線程去處理相應(yīng)的請(qǐng)求，但是又有人會(huì)問了，若是用單線程處理，那系統(tǒng)的性能又如何保證。Actor模型的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題。

Actor模型概圖：

從上圖中我們可以看到，Actor與Actor之前只能用消息進(jìn)行通信，當(dāng)某一個(gè)Actor給另外一個(gè)Actor發(fā)消息，消息是有順序的，你只需要將消息投寄的相應(yīng)的郵箱，至于對(duì)方Actor怎么處理你的消息你并不知道，當(dāng)然你也可等待它的回復(fù)。

JVM中的Actor有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

每個(gè)Actor都有對(duì)應(yīng)一個(gè)郵箱

Actor是串行處理消息的

Actor中的消息是不可變的

其實(shí)只從上面一些描述來看，并不能看出Actor在處理并發(fā)問題上的有什么優(yōu)勢(shì)。

但我總結(jié)了兩點(diǎn)：簡(jiǎn)化并發(fā)編程，提升程序性能

1.簡(jiǎn)化并發(fā)編程：

我們一開始說過并發(fā)導(dǎo)致最大的問題就是對(duì)共享數(shù)據(jù)的操作，我們?cè)诿鎸?duì)并發(fā)問題時(shí)多采用的是
用鎖去保證共享數(shù)據(jù)的一致性，但這同樣也會(huì)帶來其他相關(guān)問題，比如要去考慮鎖的粒度（對(duì)方法，程序塊等），鎖的形式（讀鎖，寫鎖等）等問題，這些問題對(duì)并發(fā)程序來說是至關(guān)重要的，但一個(gè)初寫并發(fā)程序的程序員來說，往往不能掌控的很好，這無(wú)疑給程序員在編程上提高了復(fù)雜性，而且還不容易掌控，但使用Actor就不導(dǎo)致這些問題，首先Actor的消息特性就覺得了在與Actor通信上不會(huì)有共享數(shù)據(jù)的困擾，另外在Actor內(nèi)部是串行處理消息的，同樣不會(huì)對(duì)Actor內(nèi)的數(shù)據(jù)造成污染，用Actor編寫并發(fā)程序無(wú)疑大大降低了編碼的復(fù)雜度。

2.提升程序性能：

我們之前說過既然用單線程處理，那如何保證程序的性能？首先Actor是非常輕量級(jí)的，你可以再程序中創(chuàng)建許多個(gè)Actor，而且Actor是異步的，那么如何利用它的這個(gè)特性呢，我們要做的就是把相應(yīng)的并發(fā)事件盡可能的分割成一個(gè)個(gè)小的事件，讓每個(gè)Actor去處理相應(yīng)的小事件,充分去利用它異步的特點(diǎn)，來提升程序的性能。

其實(shí)Scala中原生的Actor并不能完成很多事，不是一套完整的并發(fā)解決方案，不適合用于生產(chǎn)環(huán)境，比如錯(cuò)誤恢復(fù)，狀態(tài)持久化等，所以在較新版本的Scala類庫(kù)中，Akka包已經(jīng)取代了原生的Actor。

Akka

那下面我們來簡(jiǎn)單說說Akka吧，Akka作為一套成熟的并發(fā)解決方案，已經(jīng)被業(yè)界大量采用，尤其是在金融，游戲等領(lǐng)域，Akka中的容錯(cuò)機(jī)制，持久化，遠(yuǎn)程調(diào)用，日志等都是很重要的模塊，這些內(nèi)容都會(huì)在這個(gè)系列的后續(xù)文章里一一講解。下面就以一個(gè)入門Akka程序來結(jié)束本篇文章吧。現(xiàn)在我們假設(shè)有一個(gè)家居機(jī)器人，我們只需要給它發(fā)送消息它便會(huì)幫我們處理相應(yīng)的事情，現(xiàn)在我們用程序來模擬這個(gè)場(chǎng)景：源碼鏈接

本示例使用Scala語(yǔ)言，構(gòu)建工具為SBT，IDE為IntelliJ IDEA.

1.首先創(chuàng)建一個(gè)基于SBT的Scala工程

build.sbt配置：

name := "Example_01"

version := "1.0"

scalaVersion := "2.11.8"

val akkaVersion   = "2.4.16"

libraryDependencies +=
  "com.typesafe.akka" %% "akka-actor" % akkaVersion

2.我們來定義一些消息：

trait Action{
  val message: String
  val time: Int
}

case class TurnOnLight(time: Int) extends Action {   // 開燈消息
  val message = "Turn on the living room light"
}

case class BoilWater(time: Int) extends Action {   // 燒水消息
  val message = "Burn a pot of water"
}

3.我們利用Actor來實(shí)現(xiàn)一個(gè)模擬機(jī)器人：

class RobotActor extends Actor {
  val log = Logging(context.system, this)
  def receive: Receive = { //機(jī)器人接受指令
    case t: TurnOnLight => log.info(s"${t.message} after ${t.time} hour")
    case b: BoilWater => log.info(s"${b.message} after ${b.time} hour")
    case _ => log.info("I can not handle this message")
  }
}

4.我們?nèi)y(cè)試這個(gè)機(jī)器人：

object Example_01 extends App {
  val actorSyatem = ActorSystem("robot-system") 
  val robotActor = actorSyatem.actorOf(Props(new RobotActor()), "robotActor") //創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人
  robotActor ! TurnOnLight(1) //給機(jī)器人發(fā)送一個(gè)開燈命令
  robotActor ! BoilWater(2) //給機(jī)器人發(fā)送一個(gè)燒水命令
  robotActor ! "who are you" //給機(jī)器人發(fā)送一個(gè)任意命令
  actorSyatem terminate ()
}

5.運(yùn)行結(jié)果

[INFO] [03/19/2017 13:48:05.622] [robot-system-akka.actor.default-dispatcher-4] [akka://robot-system/user/robotActor] Turn on the living room light after 1 hour
[INFO] [03/19/2017 13:48:05.622] [robot-system-akka.actor.default-dispatcher-4] [akka://robot-system/user/robotActor] Burn a pot of water after 2 hour
[INFO] [03/19/2017 13:48:05.622] [robot-system-akka.actor.default-dispatcher-4] [akka://robot-system/user/robotActor] I can not handle this message

上面是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的Akka例子，我們首先創(chuàng)建了一個(gè)機(jī)器人的Actor，然后通過向它發(fā)送不同指令，讓它根據(jù)指令去做相應(yīng)的事情，大家可以自己嘗試去寫一寫相似的例子。

這篇就先到這里了，下一篇主要給大家講講Akka中Actor的分層結(jié)構(gòu)。有興趣的同學(xué)也可以關(guān)注我的個(gè)人博客

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