Akka in JAVA(一)

AKKA簡介

什麼是AKKA

Akka是一個由

Scala

編寫的,能相容

Sacala

和

JAVA

的,用于編寫高可用和高伸縮性的

Actor模型

架構.它基于了事件驅動的并發處理模式,性能非常的高,并且有很高的可用性.大大的簡化了我們在應用系統中開發并發處理的過程.它在各個領域都有很好的表現.

使用AKKA的好處

就如上面簡介中所說的,AKKA把并發操作的各種複雜的東西都統一的做了封裝.我們主要關心的是業務邏輯的實作,隻需要少量的關心

Actor模型

的串聯即可建構出高可用,高性能,高擴充的應用.

Akka for JAVA

由于AKKA是使用

Scala

編寫的,而

Scala

是一種基于JVM的語言.是以

JAVA

對AKKA的支援也是很不錯的.Akka自身又是采用微核心的方式來實作的,這就意味着能很容易的在自己的項目中應用AKKA,隻需要引入幾個akka的Lib包即可.而官方直接就提供了

Maven

庫供我們在JAVA中使用AKKA.

這些AKKA的依賴包主要有:

akka-actor:最核心的依賴包,裡面實作了Actor模型的大部分東西
akka-agent:代理/整合了Scala中的一些STM特性
akka-camel:整合了Apache的Camel
akka-cluster:akka叢集依賴,封裝了叢集成員的管理和路由
akka-kernel:akka的一個極簡化的應用伺服器,可以脫離項目單獨運作.
akka-osgi:對OSGI容器的支援,有akka的最基本的Bundle
akka-remote:akka遠端調用
akka-slf4j:Akka的日志事件監聽
akka-testkit:Akka的各種測試工具
akka-zeromq:整合ZeroMQ

其中最總要的就是
akka-actor ,最簡單的AKKA使用的話,隻需要引入這個包就可以了.

Actor模型

什麼是Actor

既然說AKKA是一個

Actor模型

架構,那麼就需要搞清楚什麼是

Actor模型

Actor模型

是由

Carl Hewitt

于上世紀70年代提出的,目的是為了解決分布式程式設計中的一系列問題而産生.

在

Actor模型

中,一切都可以抽象為Actor.

而Actor是封裝了狀态和行為的對象,他們的唯一通訊方式就是交換消息,交換的消息放在接收方的郵箱(Inbox)裡.也就是說Actor之間并不直接通信,而是通過了消息來互相溝通,每一個Actor都把它要做的事情都封裝在了它的内部.

每一個Actor是可以有狀态也可以是無狀态的,理論上來講,每一個Actor都擁有屬于自己的輕量級線程,保護它不會被系統中的其他部分影響.是以,我們在編寫Actor時,就不用擔心并發的問題.

通過Actor能夠簡化鎖以及線程管理,Actor具有以下的特性:

提供了一種進階的抽象,能夠封裝狀态和操作.簡化并發應用的開發.
提供了異步的非阻塞的/高性能的事件驅動模型
超級輕量級的線程事件處理能力.

要在JAVA中實作一個

Actor

也非常的簡單,直接繼承

akka.actor.UntypedActor

類,然後實作

public void onReceive(Object message) throws Exception

方法即可.

Actor系統

光有一個一個獨立的Actor顯然是不行的.Akka中還有一個

Actor System

Actor System

統管了

Actor

,是Actor的系統工廠或管理者,掌控了Actor的生命周期.

Akka in JAVA(一)

如上圖所示,我們可以通過

ActorSystem.create

來建立一個ActorSystem的執行個體.然後通過

actorOf

等方法來擷取

ActorRef

對象.

ActorRef

即為

Actor Reference

.它是Actor的一個引用,主要的作用是發送消息給它表示的Actor.而Actor可以通過通路

self()

或

sender()

方法來擷取到自身或消息發送者的Actor引用.通過引用發送消息.在Akka中,Actor之間永遠都不能直接的通信,必須通過他們的代理

ActorRef

建立通信.

Actor路徑

為了實作一切事物都是Actor,為了能把一個複雜的事物劃分的更細緻.Akka引入了父子Actor.也就是Actor是有樹形結構的關系的.這樣的父子結構就能遞歸的把任何複雜的事物原子化.這也是Actor模型的精髓所在.這樣做不僅使任務本身被清晰地劃分出結構,而且最終的Actor也能按照他們明确的消息類型以及處理流程來進行解析.這樣的遞歸結構使得消息能夠在正确的層次進行處理.

Akka in JAVA(一)

為了能管理父子結構的Actor,Akka又引入了

Actor Path

,也就是Actor路徑.

Actor路徑使用類似于URL的方式來描述一個Actor,

Actor Path

在一個

Actor System

中是唯一的.通過路徑,可以很明确的看出某個Actor的父級關系是怎樣的.

//本地Actor
"akka://my-sys/user/service-a/worker1"

//遠端Actor
"akka.tcp://[email protected]:2552/user/service-b"

//叢集Actor服務
"cluster://my-cluster/service-c"

以上三種就是Akka中支援的

Actor

路徑. 每一個通過ActorSystem建立出來的Actor都會有一個這樣的路徑.也可以通過這個路徑從ActorSystem中擷取一個

Actor

當我們建立一個ActorSystem的時候,AKKA會為該System預設的建立三個Actor,并處于不同的層次:

Akka in JAVA(一)

其中的

root guardian

是所有Actor的父.

而

User

Actor是所有使用者建立的Actor的父.它的路徑是

/user

,通過system.actorOf()建立出來的Actor都算是使用者的Actor,也都是這個Actor的子.

System

Actor是所有系統建立的Actor的父.它的路徑是

/system

,主要的作用是提供了一系列的系統的功能.

當我們查找一個Actor的時候,可以使用ActorSystem.actorSelection()方法.并且可以使用絕對路徑或者相對路徑來擷取.如果是相對路徑,那麼

..

表示的是父Actor.比如:

1
2
3

ActorSelection selection = system.actorSelection("../brother");
ActorRef actor = selection.anchor();
selection.tell(xxx);

同時,也可以通過通配符來查詢邏輯的Actor層級,比如:

1
2

ActorSelection selection = system.actorSelection("../*");
selection.tell(xxx);

這個就表示把消息發送給目前Actor之外的所有同級的Actor.

Hello AKKA Demo

原理講了這麼多,那麼我們就來看一看一個最簡單的Akka的例子吧.

這個是一個最簡單的打招呼的例子,這個例子中,定義了招呼,打招呼的人兩個對象或者說消息.然後定義了執行打招呼和列印招呼兩個Actor.然後通過ActorSystem整合整個打招呼的過程.

Greet.java

/**
 * 用于表示執行打招呼這個操作的消息
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:43
 */
public class Greet implements Serializable {
}

Greeting.java

/**
 * 招呼體,裡面有打的什麼招呼
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:44
 */
public class Greeting implements Serializable {
    public final String message;
    public Greeting(String message) {
        this.message = message;
    }
}

WhoToGreet.java

/**
 * 打招呼的人
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:41
 */
public class WhoToGreet implements Serializable {
    public final String who;
    public WhoToGreet(String who) {
        this.who = who;
    }
}

Greeter.java

/**
 * 打招呼的Actor
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:40
 */
public class Greeter extends UntypedActor{

    String greeting = "";
    
    @Override
    public void onReceive(Object message) throws Exception {
        if (message instanceof WhoToGreet)
            greeting = "hello, " + ((WhoToGreet) message).who;
        else if (message instanceof Greet)
            // 發送招呼消息給發送消息給這個Actor的Actor
            getSender().tell(new Greeting(greeting), getSelf());

        else unhandled(message);
    }
}

GreetPrinter.java

/**
 * 列印招呼
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:45
 */
public class GreetPrinter extends UntypedActor{

    @Override
    public void onReceive(Object message) throws Exception {
        if (message instanceof Greeting)
            System.out.println(((Greeting) message).message);
    }
}

DemoMain.java

/**
 * @author SUN
 * @version 1.0
 * @Date 16/1/6 21:39
 */
public class DemoMain {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final ActorSystem system = ActorSystem.create("helloakka");

        // 建立一個到greeter Actor的管道
        final ActorRef greeter = system.actorOf(Props.create(Greeter.class), "greeter");

        // 建立郵箱
        final Inbox inbox = Inbox.create(system);

        // 先發第一個消息,消息類型為WhoToGreet
        greeter.tell(new WhoToGreet("akka"), ActorRef.noSender());

        // 真正的發送消息,消息體為Greet
        inbox.send(greeter, new Greet());

        // 等待5秒嘗試接收Greeter傳回的消息
        Greeting greeting1 = (Greeting) inbox.receive(Duration.create(5, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println("Greeting: " + greeting1.message);

        // 發送第三個消息,修改名字
        greeter.tell(new WhoToGreet("typesafe"), ActorRef.noSender());
        // 發送第四個消息
        inbox.send(greeter, new Greet());
        
        // 等待5秒嘗試接收Greeter傳回的消息
        Greeting greeting2 = (Greeting) inbox.receive(Duration.create(5, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println("Greeting: " + greeting2.message);

        // 新建立一個Actor的管道
        ActorRef greetPrinter = system.actorOf(Props.create(GreetPrinter.class));
        
        //使用schedule 每一秒發送一個Greet消息給 greeterActor,然後把greeterActor的消息傳回給greetPrinterActor 
        system.scheduler().schedule(Duration.Zero(), Duration.create(1, TimeUnit.SECONDS), greeter, new Greet(), system.dispatcher(), greetPrinter);
        //system.shutdown();
    }
}

以上就是整個Demo的所有代碼,并不多.接下來我們就分析一下這個程式.

首先是定義的幾個消息.在Akka中傳遞的消息必須實作

Serializable

接口.

WhoToGreet

消息表示了打招呼的人,

Greeting

表示了招呼的内容,而

Greet

表示了打招呼這個動作.

接着就是兩個最重要的Actor了.

GreetPrinter

非常簡單,接收到消息後,判斷消息的類型,如果是

Greeting

招呼内容,那麼就直接列印消息到控制台.而

Greeter

這個Actor稍微複雜點,它消費兩種不同的消息,如果是

WhoToGreet

,那麼就把要打招呼的人記錄到自己的上下文中,如果是

Greet

,那麼就構造出招呼的内容,并把消息回報回sender.

最後,再來分析下DemoMain.

一來,先建立了一個 ActorSystem ,
然後建立了一個 Greeter Actor的執行個體,命名為 greeter .
接着,為這個Actor,顯示的建立了一個 郵箱 .
而後,調用 greeter.tell(new WhoToGreet("akka"), ActorRef.noSender()); ,表示給greeter這個Actor發送一個消息,消息的内容是 WhoToGreet ,發送者是空.這就意味着在greeter這個Actor内部,調用sender是不能擷取到發送者的.通過這個動作,就把消息限定為了單向的.
再然後,通過 inbox.send(greeter, new Greet()); ,使用郵箱顯示的發送一個Greet消息給greeter.這是給Actor發送消息的另外一種方法,這種方法通常會有更高的自主性,能完成更多更複雜的操作.但是調用起來比直接使用 ActorRef 來的複雜.
Greeting greeting1 = (Greeting) inbox.receive(Duration.create(5, TimeUnit.SECONDS)); 表示的就是嘗試在5秒鐘内,從 Inbox 郵箱中擷取到回報消息.如果5秒内沒有擷取到,那麼就抛出 TimeoutException 異常. 由于我們在greeter這個Actor中有處理,接收到 Greet 消息後,就構造一個 Greeting 消息給 sender ,是以這個地方是能夠正确的擷取到消息的回報的.
後面的操作都是一樣的,就不再重複描述.
隻有最後一個代碼稍微有點不一樣 system.scheduler().schedule(Duration.Zero(), Duration.create(1, TimeUnit.SECONDS), greeter, new Greet(), system.dispatcher(), greetPrinter); ,這個使用了 ActorSystem 中的排程功能.每一秒鐘給greeter這個Actor發送一個 Greet 消息,并指定消息的發送者是 greetPrinter .這樣每隔一秒鐘,greeter就會收到 Greet 消息,然後構造成 Greeting 消息,又傳回給 GreetPrinter 這個Actor,這個Actor接收到消息後,列印出來.形成一個環流.

原文連結：https://blog.csdn.net/weixin_34279579/article/details/92519711

Akka in JAVA(一)

AKKA簡介

什麼是AKKA

使用AKKA的好處

Akka for JAVA

Actor模型

什麼是Actor

Actor系統

Actor路徑

Hello AKKA Demo

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