Actors編程模型

　　Actors模型(Actor model)首先是由Carl Hewitt在1973定義， 由Erlang OTP (Open Telecom Platform) 推廣，其 消息傳遞更加符合面向對象的原始意圖。 Actors屬於併發組件模型 ，經過組件方式定義併發編程範式的高級階段，避免使用者直接接觸多線程併發或線程池等基礎概念。

　　 傳統多數流行的語言併發是基於多線程之間的共享內存，使用同步方法防止寫爭奪，Actors使用消息模型，每一個Actors在同一時間處理最多一個消息，能夠發送消息給其餘Actors，保證了單獨寫原則 。從而巧妙避免了多線程寫爭奪。

　　 Actors模型的特色是：

• 隔離計算實體
• "Share nothing"
• 沒有任何地方同步
• 異步消息傳遞
• 不可變的消息 消息模型相似mailbox / queue

　　 AKKA框架是一個實現Actors模型的Scala或Java平臺，靈感來自ERlang，能更輕鬆地開發可擴展，實現多線程安全應用。

　　Actors是一個輕量級的對象，經過發送消息實現交互。每一個Actors在同一時間處理最多一個消息，能夠發送消息給其餘Actors。在同一時間能夠於一個Java虛擬機存在數以百萬計的參與者，構架是一個分層的父層（管理） - 子層，其中父層監控子層的行爲。還能夠很容易地擴展Actor運行在集羣中各個節點之間 - 無需修改一行代碼。每一個演員均可以有內部狀態（字段/變量） ，但通訊只能經過消息傳遞，不會有共享數據結構（計數器，隊列） 。Akka框架支持兩種語言Java和Scala，

 

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過去十幾年CPU一直遵循着摩爾定律發展，單核頻率愈來愈快，可是最近這幾年，摩爾定律已然失效，CPU的工藝製程和發熱穩定性之間難以取捨，取而代之的策略則是增長核心數量，目前家用電腦四核已經很是常見，服務器更是達到了32核64線程。爲了有效地利用多核CPU，咱們在代碼層面就應該考慮到併發性。十幾年的痛苦開發經歷告訴咱們，threads並非獲取併發性的好方法，每每會帶來難以查找的bug，可是不用懼怕，今天咱們有不少其餘方法來得到易用的併發性，好比咱們接下來介紹的Actor模型。

模型 Model

Actor模型是一個概念模型，用於處理併發計算。它定義了一系列系統組件應該如何動做和交互的通用規則，最著名的使用這套規則的編程語言是Erlang。這篇文章更關注模型自己而不是它在不一樣語言的實現。

Actors

一個Actor指的是一個最基本的計算單元。它能接收一個消息而且基於其執行計算。

這個理念很像面嚮對象語言，一個對象接收一條消息（方法調用），而後根據接收的消息作事（調用了哪一個方法）。

Actors一大重要特徵在於actors之間相互隔離，它們並不互相共享內存。這點區別於上述的對象。也就是說，一個actor能維持一個私有的狀態，而且這個狀態不可能被另外一個actor所改變。

積少成多

One ant is no ant, one actor is no actor.
光有一個actor是不夠的，多個actors才能組成系統。在actor模型裏每一個actor都有地址，因此它們纔可以相互發送消息。

Actors有郵箱

只得指明的一點是，儘管許多actors同時運行，可是一個actor只能順序地處理消息。也就是說其它actors發送了三條消息給一個actor，這個actor只能一次處理一條。因此若是你要並行處理3條消息，你須要把這條消息發給3個actors。

消息異步地傳送到actor，因此當actor正在處理消息時，新來的消息應該存儲到別的地方。Mailbox就是這些消息存儲的地方。

 

Actors經過異步消息溝通，在處理消息以前消息被存放在Mailbox中

Actors作什麼

當一個actor接收到消息後，它能作以下三件事中的一件：

• Create more actors; 建立其餘actors
• Send messages to other actors; 向其餘actors發送消息
• Designates what to do with the next message. 指定下一條消息到來的行爲

前兩件事比較直觀，第三件卻頗有意思。

我以前說過一個actor能維持一個私有狀態。「指定下一條消息來到作什麼」意味着能夠定義下條消息來到時的狀態。更清楚地說，就是actors如何修改狀態。

設想有一個actor像計算器，它的初始狀態是數字0。當這個actor接收到add(1)消息時，它並不改變它本來的狀態，而是指定當它接收到下一個消息時，狀態會變爲1。

容錯 Fault tolerance

Erlang 引入了「隨它崩潰」的哲學理念，這部分關鍵代碼被監控着，監控者的惟一職責是知道代碼崩潰後幹什麼（如將這個單元代碼重置爲正常狀態），讓這種理念成爲可能的正是actor模型。

每段代碼都運行在process中，process是erlang稱呼actor的方式。這個process徹底獨立，意味着它的狀態不會影響其餘process。咱們有個supervisor，實際上它只是另外一個process（全部東西都是actor），當被監控的process掛了，supervisor這個process會被通知並對此進行處理。這就讓咱們能建立「自愈」系統了。若是一個actor到達異常狀態並崩潰，不管如何，supervisor均可以作出反應並嘗試把它變成一致狀態，這裏有不少策略，最多見的是根據初始狀態重啓actor。

分佈式 Distribution

另外一個關於actor模型的有趣方面是它並不在乎消息發送到的actor是本地的或者是另外節點上的。

轉念一想，若是actor只是一些代碼，包含了一個mailbox和一個內部狀態，actor只對消息作出響應，誰會關注它運行在哪一個機器上呢？只要咱們能讓消息到達就好了。這容許咱們基於許多計算機上構建系統，而且恢復其中任何一臺。

進一步瞭解

這裏是一個快速的概念模型回顧，其中的概念被運用到許多知名語言和庫中，好比Erlang和Elixir， Akka (for the JVM) 和 Celluloid (for Ruby)。

若是你想更深刻了解actor及其背後的原理，你能夠進一步閱讀下面書籍和文章：

• Seven Concurrency Models in Seven Weeks: When Threads Unravel
• Programming Elixir
• Elixir in Action
• Actor模型
• 爲何Actor模型是高併發事務的終極解決方案？

這個視頻比較完整地討論了Actor的概念模型。
The Actor Model (everything you wanted to know)

Scala或Erlang的進程信箱都是一種Actor模型，也有Java的專門的Actor模型，這裏是幾種Actor模型比較明白了Actor模型原理，使用Disruptor這樣無鎖隊列也能夠本身實現Actor模型，讓一個普通對象與外界的交互調用經過Disruptor消息隊列實現，好比LMAX架構就是這樣實現高頻交易，從2009年成功運行至今，被Martin Fowler推崇。

原文地址： http://www.brianstorti.com/the-actor-model/

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