Akka框架原理

本文结合网上一些资料，对他们进行整理，摘选和翻译而成，对Akka进行简要的说明。引用资料在最后列出。

1.什么是Akka

Akka 是一个用 Scala 编写的库，用于简化编写容错的、高可伸缩性的 Java 和 Scala 的 Actor 模型应用。

官方网站 （http://akka.io/）的介绍是：

Akka is a toolkit and runtime for building highly concurrent, distributed, and fault tolerant event-driven applications on the JVM.

Build powerful concurrent & distributed applications more easily.

翻译成中文就是：Akka是一个开发库和运行环境，可以用于构建高并发、分布式、可容错、事件驱动的基于JVM的应用。使构建高并发的分布式应用更加容易。

2、Actor模型

在使用Java进行并发编程时需要特别的关注锁和内存原子性等一系列线程问题，而Actor模型内部的状态由它自己维护即它内部数据只能由它自己修改(通过消息传递来进行状态修改)，所以使用Actors模型进行并发编程可以很好地避免这些问题，Actor由状态(state)、行为(Behavior)和邮箱(mailBox)三部分组成

1. 状态(state)：Actor中的状态指的是Actor对象的变量信息，状态由Actor自己管理，避免了并发环境下的锁和内存原子性等问题
2. 行为(Behavior)：行为指定的是Actor中计算逻辑，通过Actor接收到消息来改变Actor的状态
3. 邮箱(mailBox)：邮箱是Actor和Actor之间的通信桥梁，邮箱内部通过FIFO消息队列来存储发送方Actor消息，接受方Actor从邮箱队列中获取消息

Actor的基础就是消息传递

3.使用Actor模型的好处：

（1）事件模型驱动--Actor之间的通信是异步的，即使Actor在发送消息后也无需阻塞或者等待就能够处理其他事情

（2）强隔离性--Actor中的方法不能由外部直接调用，所有的一切都通过消息传递进行的，从而避免了Actor之间的数据共享，想要观察到另一个Actor的状态变化只能通过消息传递进行询问

（3）位置透明--无论Actor地址是在本地还是在远程机上对于代码来说都是一样的

（4）轻量性--Actor是非常轻量的计算单机，单个Actor仅占400多字节，只需少量内存就能达到高并发

4.Actor模型原理

以下通过学生与教师之间的邮件通信来理解akka中的Actor模型

学生-教师的消息传递

首先先只考虑学生单向发送消息给教师（学生--->教师），如下图：

图解：

1. 学生创建一个ActorSystem
2. 通过ActorSystem创建ActorRef，将QuoteRequest消息发送到ActorRef(教师代理)
3. ActorRef(教师代理)消息传递到Dispatcher中
4. Dispatcher依次的将消息发送到TeacherActor的邮箱中
5. Dispatcher将邮箱推送到一条线程中
6. 邮箱取出一条消息并委派给TeacherActor的receive方法

下面再详细的解释每一步骤

StudentSimulatorApp主程序详解：

首先StudentSimulatorApp会先启动JVM并初始化ActorSystem

如上图所示，StudentSimulatorApp的主要工作为:

1. 创建ActorSystem

   • ActorSystem作为顶级Actor，可以创建和停止Actors,甚至可关闭整个Actor环境，
     此外Actors是按层次划分的，ActorSystem就好比Java中的Object对象，Scala中的Any，
     是所有Actors的根，当你通过ActorSystem的actof方法创建Actor时，实际就是在ActorSystem
     下创建了一个子Actor。
     可通过以下代码来初始化ActorSystem

     val system = ActorSystem("UniversityMessageSystem")

2. 通过ActorSystem创建TeacherActor的代理(ActorRef)

   • 看看TeacherActor的代理的创建代码

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

   ActorSystem通过actorOf创建Actor，但其并不返回TeacherActor而是返
   回一个类型为ActorRef的东西。
   ActorRef作为Actor的代理，使得客户端并不直接与Actor对话，这种Actor
   模型也是为了避免TeacherActor的自定义/私有方法或变量被直接访问，所
   以你最好将消息发送给ActorRef，由它去传递给目标Actor
3. 发送QuoteRequest消息到代理中

   • 你只需通过!方法将QuoteReques消息发送给ActorRef(注意：ActorRef也有个tell方法,其作用就委托回调给!)

     techerActorRef!QuoteRequest
     等价于teacherActorRef.tell(QuoteRequest, teacherActorRef)

完整StudentSimulatorApp代码

object StudentSimulatorApp extends App{
 //初始化ActorSystem
 val actorSystem=ActorSystem("UniversityMessageSystem")
 //构建teacherActorRef
 val teacherActorRef=actorSystem.actorOf(Props[TeacherActor])
 //发送消息给TeacherActor
 teacherActorRef! QuoteRequest
 Thread.sleep (2000)
 //关闭 ActorSystem，如果不关闭JVM将不会退出
 actorSystem.shutdown()
}

QuoteRequest类

object TeacherProtocol{
 case class QuoteRequest() //请求
 case class QuoteResponse(quoteString:String) //响应
}

参考博客：https://www.cnblogs.com/MOBIN/p/7236893.html