Actor模型原理

1.Actor模型

在使用Java進行併發編程時須要特別的關注鎖和內存原子性等一系列線程問題，而Actor模型內部的狀態由它本身維護即它內部數據只能由它本身修改(經過消息傳遞來進行狀態修改)，因此使用Actors模型進行併發編程能夠很好地避免這些問題，Actor由狀態(state)、行爲(Behavior)和郵箱(mailBox)三部分組成

1. 狀態(state)：Actor中的狀態指的是Actor對象的變量信息，狀態由Actor本身管理，避免了併發環境下的鎖和內存原子性等問題
2. 行爲(Behavior)：行爲指定的是Actor中計算邏輯，經過Actor接收到消息來改變Actor的狀態
3. 郵箱(mailBox)：郵箱是Actor和Actor之間的通訊橋樑，郵箱內部經過FIFO消息隊列來存儲發送方Actor消息，接受方Actor從郵箱隊列中獲取消息

Actor的基礎就是消息傳遞

2.使用Actor模型的好處：

1. 事件模型驅動--Actor之間的通訊是異步的，即便Actor在發送消息後也無需阻塞或者等待就可以處理其餘事情
2. 強隔離性--Actor中的方法不能由外部直接調用，全部的一切都經過消息傳遞進行的，從而避免了Actor之間的數據共享，想要
   觀察到另外一個Actor的狀態變化只能經過消息傳遞進行詢問
3. 位置透明--不管Actor地址是在本地仍是在遠程機上對於代碼來講都是同樣的
4. 輕量性--Actor是很是輕量的計算單機，單個Actor僅佔400多字節，只需少許內存就能達到高併發

3.Actor模型原理

如下經過學生與教師之間的郵件通訊來理解akka中的Actor模型

學生-教師的消息傳遞

首先先只考慮學生單向發送消息給教師（學生--->教師），以下圖：

圖解：

1. 學生建立一個ActorSystem
2. 經過ActorSystem建立ActorRef，將QuoteRequest消息發送到ActorRef(教師代理)
3. ActorRef(教師代理)消息傳遞到Dispatcher中
4. Dispatcher依次的將消息發送到TeacherActor的郵箱中
5. Dispatcher將郵箱推送到一條線程中
6. 郵箱取出一條消息並委派給TeacherActor的receive方法

下面再詳細的解釋每一步驟

StudentSimulatorApp主程序詳解：

首先StudentSimulatorApp會先啓動JVM並初始化ActorSystem

如上圖所示，StudentSimulatorApp的主要工做爲:

1. 建立ActorSystem

   • ActorSystem做爲頂級Actor，能夠建立和中止Actors,甚至可關閉整個Actor環境，
     此外Actors是按層次劃分的，ActorSystem就比如Java中的Object對象，Scala中的Any，
     是全部Actors的根，當你經過ActorSystem的actof方法建立Actor時，實際就是在ActorSystem
     下建立了一個子Actor。
     可經過如下代碼來初始化ActorSystem

     val system = ActorSystem("UniversityMessageSystem")

2. 經過ActorSystem建立TeacherActor的代理(ActorRef)

   • 看看TeacherActor的代理的建立代碼

     val teacherActorRef:ActorRef = system.actorOf(Props[TeacherActor])

   ActorSystem經過actorOf建立Actor，但其並不返回TeacherActor而是返
   回一個類型爲ActorRef的東西。
   ActorRef做爲Actor的代理，使得客戶端並不直接與Actor對話，這種Actor
   模型也是爲了不TeacherActor的自定義/私有方法或變量被直接訪問，所
   以你最好將消息發送給ActorRef，由它去傳遞給目標Actor
3. 發送QuoteRequest消息到代理中

   • 你只需經過!方法將QuoteReques消息發送給ActorRef(注意：ActorRef也有個tell方法,其做用就委託回調給!)

     techerActorRef!QuoteRequest
     等價於teacherActorRef.tell(QuoteRequest, teacherActorRef)

完整StudentSimulatorApp代碼

object StudentSimulatorApp extends App{
 //初始化ActorSystem
 val actorSystem=ActorSystem("UniversityMessageSystem")
 //構建teacherActorRef
 val teacherActorRef=actorSystem.actorOf(Props[TeacherActor])
 //發送消息給TeacherActor
 teacherActorRef! QuoteRequest
 Thread.sleep (2000)
 //關閉 ActorSystem，若是不關閉JVM將不會退出
 actorSystem.shutdown()
}

QuoteRequest類

object TeacherProtocol{
 case class QuoteRequest() //請求
 case class QuoteResponse(quoteString:String) //響應
}

Dispatcher和MailBox

ActorRef將消息處理能力委派給Dispatcher,實際上，當咱們建立ActorSystem和ActorRef時，
Dispatcher和MailBox就已經被建立了

• MailBox

  • 每一個Actor都有一個MailBox,一樣，Teacher也有個MailBox，其會檢查MailBox並處理消息。
    MailBox內部採用的是FIFO隊列來存儲消息，有一點不一樣的是，現實中咱們的最新郵件
    會在郵箱的最前面。

• Dispatcher

  • Dispatcher從ActorRef中獲取消息並傳遞給MailBox,Dispatcher封裝了一個線程池，以後在
    線程池中執行MailBox。

    protected[akka] override def registerForExecution(mbox: Mailbox, ...): Boolean = {
      ...
     try {
     executorService execute mbox
     ...
    }

  • 爲何能執行MailBox?

    • 看看MailBox的實現,沒錯，其實現了Runnable接口

      private[akka] abstract class Mailbox(val messageQueue: MessageQueue) extends SystemMessageQueue with Runnable

TeacherActor

• 當ActorRef發送消息調用目標Actor的reveive方法時，MailBox中的run方法被執行，接着從消息隊列中取出一條消息並傳遞給Actor處理

  class TeacherActor extends Actor {
   val quotes = List(
    "Moderation is for cowards",
    "Anything worth doing is worth overdoing",
    "The trouble is you think you have time",
    "You never gonna know if you never even try")
   def receive = {
    case QuoteRequest => {
    import util.Random
    //從list中隨機選出一條消息做爲迴應（這裏只print並沒迴應學生的請求）
    val quoteResponse=QuoteResponse(quotes(Random.nextInt(quotes.size)))
    println (quoteResponse)
    }
   }
  }
  TeacherActor的receive方法將匹配QuoteRequest消息

這裏有個國外博主寫的Akka系列博客都很贊，分享給你們！

本文參考資料：

AKKA NOTES - ACTOR MESSAGING - 1
Akka框架——第一節：併發編程簡介
Akka Quickstart with Scala