Akka 和 μJavaActors入门

     Akka和μJavaActorsμJavaActors均是java的Actor库，其中Akka提供了叫为完整的Actor开发框架，较为庞大，学习成本很高，μJavaActors 是一个轻量级Actor库，大约仅有1200行代码，比较适合入门。

一.Akka Demo 

Akka是一个相当成熟、强大的库，github上download下的是Akka的源码，应该使用sbt构建的工程，如果没有使用sbt经验，想导出jar还挺不容易的，推荐Akka官网下载akka各个组件的jar去使用，简单介绍一下helloworld 级别Akka的demo。

1.Akka的主要组件

akka-actor.jar ： Actor核心组件了，定义了Acotr核心类

akka-slf4f.jar : SLF4F Logger的支持，一个打log的组件，不用太关注

akka-remote.jar : Actor做远程调用的jar，类似RFC吧

akka-cluster : actor做集群管理组件

akka-camel.jar ： 对Apache Camel 集成接口

scala-library-2.11.8.jar ： akka核心应该是Scala写的，这个组件就是对akka的核心支持

Akka还有很多组件，不过对于hello world级的程序简单了解几个就ok了。工程是基于eclipse的，需要包含下面几个基础的组件：

编写两个Actor：

package demo02;

import akka.actor.UntypedActor;
/*
 * UntypedAcotr是无类型Actor的一个抽象类，继承与核心类Actor
 */
public class Greeter extends UntypedActor {

    public static enum Msg{
        GREET , DONE;
    }
    /**
     * 每个Actor必须实现OnReceive，当该Actor收到消息调用该方法
     */
    @Override
    public void onReceive(Object msg) throws Throwable {
        if(msg == Msg.GREET){
            System.out.println("Hello world");
            /**
             * 这里吐槽一下Akka对于发消息的设计，发送消息的设计竟然是：
             * receiver.tell(msg , sender）
             * 也许没理解akka设计的理念，但是正常人设计不应该是：
             *  sender.tell(msg ， receiver）
             *  汗……
             */
            getSender().tell(Msg.DONE, getSelf());
        }else{
            unhandled(msg);
        }

    }

}

package demo02;

import akka.actor.ActorRef;
import akka.actor.Props;
import akka.actor.UntypedActor;

public class HelloWorld extends UntypedActor {

    @Override
    public void preStart(){
        final ActorRef greeter = getContext().actorOf(Props.create(Greeter.class));
        greeter.tell(Greeter.Msg.GREET, getSelf());
    }

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

        if(msg == Greeter.Msg.DONE){
            getContext().stop(getSelf());
        }else{
            unhandled(msg);
        }

    }

}

下面是Main方法：

package demo02;

import akka.actor.ActorRef;
import akka.actor.ActorSystem;
import akka.actor.Props;
import akka.actor.Terminated;
import akka.actor.UntypedActor;
import akka.event.Logging;
import akka.event.LoggingAdapter;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        //ActorSystem 相当于ActorManager，管理各种Acor调度、线程管理等
        ActorSystem system = ActorSystem.create("hello");
        //创建一个HelloWorld 类型的Actor，在Actor启动前，会调preStart（），此时会想Greeter发消息
        ActorRef actor = system.actorOf(Props.create(HelloWorld.class));
        //添加结束终结Actor，当ActorSystem调Stop时，会向每个Actor发送Terminated消息
        system.actorOf(Props.create(Terminator.class, actor), "terminator");

    }
    public static class Terminator extends UntypedActor{

        private final LoggingAdapter log = Logging.getLogger(getContext().system(),this);
        private ActorRef actorRef = null;

        public Terminator(ActorRef ref){
            System.out.println("Terminator Init !!!");
            actorRef = ref;
            getContext().watch(actorRef);
        }

        @Override
        public void onReceive(Object msg) throws Throwable {
              if (msg instanceof Terminated) {
                  log.info("{} has terminated, shutting down system", actorRef.path());
                  getContext().system().terminate();
                } else {
                  unhandled(msg);
                }

        }

    }

}

上面代码在akka的源码中sample都可以找到的，从上面看Akka对消息的识别是根据类型处理的，在我这种菜鸟看来，并不是很合适，当我消息类型较多时，消息类岂不是要爆炸，当然也可以做分级Actor，再加一层转发层解决这个问题哈

二.μJavaActors

    μJavaActors 是一个十分轻量级的Actor库，实现核心的Actor调度，不涉及复杂的框架，简单分析一下它的源码吧

1.Actor核心接口

Actor：定义了一个标准的Actor应该具有行为

ActorManager：Actor管理器接口，提供线程管理，Actor调度等

Messager : Actor相互间传递传递的消息接口，当然附带的接口还有MessageEvent和MessageListener

简单引用作者对这个概念的描述：

Actor 是一个执行单元，一次处理一条消息。Actor 具有以下关键行为或特征：

• 每个 actor 有一个 name，该名称在每个 ActorManager 中必须是惟一的。
• 每个 actor 属于一个 category；类别是一种向一组 actor 中的一个成员发送消息的方式。一个 actor 一次只能属于一个类别。
• 只要 ActorManager 可以提供一个执行 actor 的线程，系统就会调用 receive()。为了保持最高效率，actor 应该迅速处理消息，而不要进入漫长的等待状态（比如等待人为输入）。
• willReceive() 允许 actor 过滤潜在的消息主题。
• peek() 允许该 actor 和其他 actor 查看是否存在挂起的消息（或许是为了选择主题）。
• remove() 允许该 actor 和其他 actor 删除或取消任何尚未处理的消息。
• getMessageCount() 允许该 actor 和其他 actor 获取挂起的消息数量。
• getMaxMessageCount() 允许 actor 限制支持的挂起消息数量；此方法可用于预防不受控制地发送。

大部分程序都有许多 actor，这些 actor 常常具有不同的类型。actor 可在程序启动时创建或在程序执行时创建（和销毁）。本文中的 actor 包 包含一个名为 AbstractActor 的抽象类，actor 实现基于该类。

 

ActorManager 是一个 actor 管理器。它负责向 actor 分配线程（进而分配处理器）来处理消息。ActorManager 拥有以下关键行为或特征：

• createActor() 创建一个 actor 并将它与此管理器相关联。
• startActor() 启动一个 actor。
• detachActor() 停止一个 actor 并将它与此管理器断开。
• send()/broadcast() 将一条消息发送给一个 actor、一组 actor、一个类别中的任何 actor 或所有 actor。

在大部分程序中，只有一个 ActorManager，但如果您希望管理多个线程和/或 actor 池，也可以有多个 ActorManager。此接口的默认实现是 DefaultActorManager。

 

消息 是在 actor 之间发送的消息。Message 是 3 个（可选的）值和一些行为的容器：

• source 是发送 actor。
• subject 是定义消息含义的字符串（也称为命令）。
• data 是消息的任何参数数据；通常是一个映射、列表或数组。参数可以是要处理和/或其他 actor 要与之交互的数据。
• subjectMatches() 检查消息主题是否与字符串或正则表达式匹配。

μJavaActors 包的默认消息类是 DefaultMessage。

 

ActorManager其实只要简单浏览一下μJavaActors源码就可以理解Actor设计思路啦，主要分析一下ActorManager中的Actor调度源码：

public class ActorRunnable implements Runnable {
        public boolean hasThread;
        public AbstractActor actor;

        public void run() {
            // logger.trace("procesNextActor starting");
            int delay = 1;
            while (running) {
                try {
                    if (!procesNextActor()) {
                        // logger.trace("procesNextActor waiting on actor");
                        // sleep(delay * 1000);
                        synchronized (actors) {
                            // TOOD: adjust this delay; possible parameter
                            // we want to minizmize overhead (make bigger);
                            // but it has a big impact on message processing
                            // rate (makesmaller)
                            // actors.wait(delay * 1000);
                            actors.wait(100);
                        }
                        delay = Math.max(5, delay + 1);
                    } else {
                        delay = 1;
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                } catch (Exception e) {
                    logger.error("procesNextActor exception", e);
                }
            }
            // logger.trace("procesNextActor ended");
        }

        protected boolean procesNextActor() {
            boolean run = false, wait = false, res = false;
            actor = null;
            synchronized (actors) {
                for (String key : runnables.keySet()) {
                    actor = runnables.remove(key);
                    break;
                }
            }
            if (actor != null) {
                // first run never started
                run = true;
                actor.setHasThread(true);
                hasThread = true;
                try {
                    actor.run();
                } finally {
                    actor.setHasThread(false);
                    hasThread = false;
                }
            } else {
                synchronized (actors) {
                    for (String key : waiters.keySet()) {
                        actor = waiters.remove(key);
                        break;
                    }
                }
                if (actor != null) {
                    // then waiting for responses
                    wait = true;
                    actor.setHasThread(true);
                    hasThread = true;
                    try {
                        res = actor.receive();
                        if (res) {
                            incDispatchCount();
                        }
                    } finally {
                        actor.setHasThread(false);
                        hasThread = false;
                    }
                }
            }
            // if (!(!run && wait && !res) && a != null) {
            // logger.trace("procesNextActor %b/%b/%b: %s", run, wait, res, a);
            // }
            return run || res;
        }
    }

ActorMgr中有一个线程队列维护了一些ActorRunnable对象，每个ActorRunnable对象有都在无线循环调度Actor，这也就简单使得每个Actor在不同的线程中执行。当然此时会有个问题，如果有一些Actor出现资源竞争会不会出现问题，答案肯定是会的。Actor仅仅是抽象了线程调度问题并给出了一下Actor的原则，并不能完全避免资源竞争现象的出现，只能说准守Actor模式规范，，当然也可以用redis去做公共内存块，避免直接的全局资源读写。