Actor系统

Actor系统

Actor是封装状态和行为的对象，他们唯一的通讯方式是交换消息——把消息存放在接收方的邮箱里。从某种意义上来说，actor是面向对象最严格的形式，不过最好把它们比作人：在使用actor来对解决方案建模时，把actor想象成一群人，把子任务分配给他们，将他们的功能整理成一个有组织的结构，考虑如何将失败逐级上传（好在我们并不需要真正跟人打交道，这样我们就不需要关心他们的情绪状态和道德问题）。这个结果就可以作为软件实现的思维框架。

注意

一个Actor系统是一个很重的结构，它会分配一到N个线程，所以对每一个逻辑应用创建一个就够了。

树形结构

象一个经济组织一样，actor自然形成树形结构。程序中负责某一功能的actor，可能需要把它的任务分拆成更小的、更易管理的部分。为此它启动子actor并监督它们。虽然后面章节会解释监督机制的细节，我们会集中在这一节里介绍其中的根本思想，唯一需要了解的前提是每个actor有且仅有一个监管者，就是创建它的那个actor。

Actor系统的精髓在于任务被拆开、委托，直到任务小到可以被完整地处理。这样做不仅清晰地划分出了任务本身的结构，而且最终的actor也能按照它们“应该处理什么类型的消息”，“如何处理正常流程”以及“如何应对失败流程”来进行推理。如果一个actor对某种状况无法进行处理，它会发送相应的失败消息给它的监管者请求帮助。这样的递归结构使得失败能够在正确的层次得到处理。

可以将这种思想与分层的设计方法进行比较。分层的设计方法最终很容易形成防护性编程，以防止任何失败被泄露出来；相比之下把问题交由正确的人处理会是比将所有的事情“藏在深处”更好的解决方案。

现在，设计这种系统的难度在于如何决定谁应该监管什么。这当然没有唯一的最佳方案，但是有一些指导原则可能会有帮助：

如果一个actor管理另一个actor所做的工作，如分配一个子任务，那么父actor应该监督子actor。因为父actor知道可能会出现哪些失败情况，以及如何处理它们。
如果一个actor携带着重要数据（即它的状态要尽可能地不被丢失），这个actor应该将任何可能出现危险的子任务分配给它所监管的子actor，并酌情处理子任务的失败。根据请求的性质，可能的话最好为每一个请求创建一个子actor，这样能简化收集回应的状态管理。这在Erlang中被称为“Error Kernel Pattern”。
如果actor A需要依赖actor B才能完成它的任务，A应该观测B的存活状态并对B的终止提醒消息进行响应。这与监管机制不同，因为观测方对监管机制没有影响；需要指出的是，仅仅是功能上的依赖并不足以用来决定是否在树形监管体系中添加子actor.

当然以上的规则都会有例外，但无论是遵循这些规则还是打破它们，都需要有足够的理由。

配置容器

actor系统是多个协作actor的组，它天生就是管理调度服务、配置、日志等共享设施的单元。使用不同配置的多个actor系统可以在同一个jvm中共存，Akka自身没有全局共享的状态。将这与actor系统之间的透明通讯（在同一节点上或者跨网络连接的多个节点）结合，可以看到actor系统本身可以被作为功能层次中的构建单元。

Actor最佳实践

Actor应该被视为友好的同事：高效完成其工作，不会无必要地打扰其它人，也不会争抢资源。对应在编程中，其意思是以事件驱动的方式来处理事件并生成响应（或更多的请求）。Actor不应该因为某一个外部实体而阻塞（即占据一个线程又被动等待），这个外部实体可能是一个锁、一个网络socket等等；除非它是不可避免的，如下一节所述。
不要在actor之间传递可变对象。为了保证这一点，选择不可变消息。如果actor将他们的可变状态暴露给外界，打破了封装，你就回到了普通的Java并发领域并遭遇其所有缺点。
Actor是行为和状态的容器，拥抱这一点意味着不要在消息中传递行为（例如在消息中使用scala闭包）。有一个风险是意外地在actor之间共享了可变状态，这种对actor模型规则的违反将破坏使用actor编程带来的所有良好体验。
顶级actor在错误内核最深处，所以尽量少创建它们并且选择真正的树形分层系统。这对故障处理有好处（同时考虑到配置的粒度和性能），同时也减少了对监管actor这个竞争单点的过度使用。

阻塞需要仔细的管理

在某些情况下，阻塞操作是不可避免的，即必须不定期地休眠一个线程，等待外部事件唤醒。例如传统的关系型数据库的驱动程序或消息传递API，而深层的原因通常是出现幕后的（网络）I/O。面对这一点，你可能受到诱惑，只是将阻塞调用包装在 Future 中来替之工作，但这个策略太简单了：当应用的负载增加，你很可能会发现性能瓶颈，或者出现内存或线程耗尽的情况。

对“阻塞问题”的充分解决方案的清单是不会穷尽的，但肯定会有下面的建议：

在一个actor（或由一个路由器[Java, Scala]管理的一组actor内）内进行阻塞调用，并确保配置一个线程池，它要足够大或者专门用于这一目的。
在一个 Future 内进行阻塞调用，确保任意时间点内这种调用的数量都在一个上限内（无限制提交这类任务会耗尽你的内存或线程）。
在一个 Future 内进行阻塞调用，使用一个线程池，该线程池的线程数上限对应用程序运行的硬件是合适的。
奉献一个单独的线程来管理一组阻塞资源（如一个NIO选择器驱动多个频道），并在事件发生时把它们作为actor消息发送。

第一个建议对本质上是单线程的资源特别适合，如传统数据库句柄一次只能执行一个未完成的查询，并使用内部同步保证这一点。一个常见的模式是对N个actor创建一个router，每个actor包装一个数据库连接，并处理发送给这个router的查询。数目N必须被调整为最大吞吐量，这个数字取决于什么数据库管理系统部署在什么硬件上。

注意

配置线程池的任务最好代理给Akka来做，只要在application.conf中配置，并由ActorSystem [Java, Scala] 实例化即可。

你不应该担心的事

一个actor系统管理它所配置使用的资源，运行它所包含的actor。在一个系统中可能有上百万个actor，不用担心，内存一定是够用的，因为每个actor实例仅占差不多300个字节。自然地，一个大系统中消息处理的具体顺序是不受应用开发者控制的，但这并不是有意为之。放松些，让Akka去做幕后的繁重事务吧。