Akka系列（一）：Akka簡介與Actor模型

PingCAP 發(fā)布于2019-08-16 10:31 / 1845人閱讀

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

Akka是一個構建在JVM上，基于Actor模型的的并發(fā)框架，為構建伸縮性強，有彈性的響應式并發(fā)應用提高更好的平臺。本文主要是個人對Akka的學習和應用中的一些理解。

Actor模型

Akka的核心就是Actor，所以不得不說Actor，Actor模型我通俗的舉個例子，假定現(xiàn)實中的兩個人，他們只知道對方的地址，他們想要交流，給對方傳遞信息，但是又沒有手機，電話，網(wǎng)絡之類的其他途徑，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的信箱中，具體它是如何幫你處理送達的，你就不需要了解了，你也有可能收到收信人的回復，這相當于消息反饋。上述例子中的信件就相當于Actor中的消息，Actor與Actor之間只能通過消息通信。當然Actor模型比這要復雜的多，這里主要是簡潔的闡述一下Actor模型的概念。

Akka中Actors模型

對并發(fā)模型進行了更高的抽象

異步、非阻塞、高性能的事件驅(qū)動編程模型

輕量級事件處理（1GB內(nèi)存可容納百萬級別個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，為什么會有保持共享數(shù)據(jù)正確性這個問題呢？無非是我們的程序是多線程的，多個線程對同一個數(shù)據(jù)進行修改，若不加同步條件，勢必會造成數(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的請求，但是又有人會問了，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之前只能用消息進行通信，當某一個Actor給另外一個Actor發(fā)消息，消息是有順序的，你只需要將消息投寄的相應的郵箱，至于對方Actor怎么處理你的消息你并不知道，當然你也可等待它的回復。

JVM中的Actor有以下幾個特點：

每個Actor都有對應一個郵箱

Actor是串行處理消息的

Actor中的消息是不可變的

其實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。

但我總結了兩點：簡化并發(fā)編程，提升程序性能

1.簡化并發(fā)編程：

我們一開始說過并發(fā)導致最大的問題就是對共享數(shù)據(jù)的操作，我們在面對并發(fā)問題時多采用的是
用鎖去保證共享數(shù)據(jù)的一致性，但這同樣也會帶來其他相關問題，比如要去考慮鎖的粒度（對方法，程序塊等），鎖的形式（讀鎖，寫鎖等）等問題，這些問題對并發(fā)程序來說是至關重要的，但一個初寫并發(fā)程序的程序員來說，往往不能掌控的很好，這無疑給程序員在編程上提高了復雜性，而且還不容易掌控，但使用Actor就不導致這些問題，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，同樣不會對Actor內(nèi)的數(shù)據(jù)造成污染，用Actor編寫并發(fā)程序無疑大大降低了編碼的復雜度。

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是非常輕量級的，你可以再程序中創(chuàng)建許多個Actor，而且Actor是異步的，那么如何利用它的這個特性呢，我們要做的就是把相應的并發(fā)事件盡可能的分割成一個個小的事件，讓每個Actor去處理相應的小事件,充分去利用它異步的特點，來提升程序的性能。

其實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，比如錯誤恢復，狀態(tài)持久化等，所以在較新版本的Scala類庫中，Akka包已經(jīng)取代了原生的Actor。

Akka

那下面我們來簡單說說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，游戲等領域，Akka中的容錯機制，持久化，遠程調(diào)用，日志等都是很重要的模塊，這些內(nèi)容都會在這個系列的后續(xù)文章里一一講解。下面就以一個入門Akka程序來結束本篇文章吧。現(xiàn)在我們假設有一個家居機器人，我們只需要給它發(fā)送消息它便會幫我們處理相應的事情，現(xiàn)在我們用程序來模擬這個場景：源碼鏈接

本示例使用Scala語言，構建工具為SBT，IDE為IntelliJ IDEA.

1.首先創(chuàng)建一個基于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來實現(xiàn)一個模擬機器人：

class RobotActor extends Actor {
  val log = Logging(context.system, this)
  def receive: Receive = { //機器人接受指令
    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試這個機器人：

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

5.運行結果

[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

上面是一個非常簡單的Akka例子，我們首先創(chuàng)建了一個機器人的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的分層結構。有興趣的同學也可以關注我的個人博客

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