OptaPlanner 7.32.0.Final版本彩蛋 - SolverManager之异步求解

因为工作和其它原因，很长一段时间没有出新的、关于OptaPlanner的文章了，但工余时间并没有停止对该引擎的学习。与此同时Geoffrey大神带领的KIE项目团队并没有闲下来，尽管在工业可用性、易用性和使用门槛方面，OptaPlanner相对传统的求解器已经做得相当出色；特别是在规划过程交互、和各种操作接口方面，更是目前最为容易使用的规划求解器。

以第7版一系列子版本中，OptaPlanner很多子版只作了细微的更新，如优化规划性能，改善Business Center集成水平等。而在作为OptaPlanner直接使用者的我们而言，第7版的所有子版本中，目前本人认为最大最有意义的更新有2个。一个是7.9.0版本提供内了置的多线程规划，从而实现了规划过程中的多CPU同时对同一问题进行运算，大大地发挥了多CPU（核）服务器的并行运算能力。而今天本文需要详解的新增接口SolverManager则是在系统集成方面的另一次重大创新。SolverManager接口在7.32.0版本中发布。

规划服务的常见场景与异步服务

OptaPlanner的核心是一个运筹优化求解器，可以对各领域的规划问题（NPC, NP-Hard问题）进行规划求解，寻找出问题的近似最优解。OptaPlanner规划组件提供了相当完善的求解运算功能。但在实际的规划系统设计中，除了设计相应的规划模型，还需要考虑规划程序部署问题，便于与现有系统集成。这类部署问题并非OptaPlanner求解器自身的功能焦点。因此，对于我们软件开发、工程人员而言，还需要设计好相应的架构系统，才能实现规划程序与现有信息系统之间良好数据交互。

通常情况下规划运算需要使用大量的运算资源，也即CPU运算能力。我们会把基于OptaPlanner的规划程序部署成独立的规划服务，以接口方式与外界系统进行数据通讯。部署成独立的服务除了有利于降低系统模块间低耦合外，另一个重要原因是有利于运算资源的扩展。当问题规划增大时，程序所需的CPU运算能力也会大副提升；独立存在的规划服务更有利于硬件资源的更新。当然，需要在Client端进行即时规划的场景（例如手机导航软件）除外。

因为规划服务大多数情况下，需要一定的运算周期才能得到可行、且相对最优方案。若根据上述的场景需求，在常见的项目中，可以把规划程序做成一个轻量级的Jar包，再过Web和应用服务器，以Web服务的方式对外提供服务。例如使用Spring Boot进行封装，对外提供Web API服务。通过使Spring Boot的Controller与规划程序包在进程上相互独立，从而实现规划服务的异步性。当然也可以通过在Spring Boot程序中通过多线程方式实现异常调用的特性。不同的实现方法视实际需要而定。

SolverManager特性解决异步问题

对于上述场景，OptaPlanner是否可提供Out-Of-The-Box的解决方案呢？在7.32.0.Final版本之前，求解器规划问题时的接口方法是Solver.solve(),这个方法是同步的，需要规划完成后才能返回。若需要实现异步功能，就需要自己想办法实现了，例如上面提到的将服务进程与规划进程相互独立，或使用不同的线程来响应服务和启动规划，实现起来对软件架构设计需要有一定的经验才能做得相对完善。很幸运，在7.32.0.Final版本中，终于从OptaPlanner内置功能上实现了此特性，这个就是SolverManager。SolverManager是7.32.0.Final版本提供的新接口，通过此接口我们可以在调用规划核心程序进行问题求解时，调用线程即时返回，从而实现调用线程与规划线程异步执行。具体访求是：通过SolverManager.solve()方法可以启动一个异步规划方法，调用方可以即时返回，通过轮询的方式调用SolverManager的其它方法来查询规划状态（SolverManger.getSolverStatus）并获取结果（SoverJob.getFinalBestSolution）。SolverManager的基本用法如下：

CloudBalance problem1 = ...;
UUID problemId = UUID.randomUUID();
// Returns immediately
SolverJob solverJob = solverManager.solve(problemId, problem1);
...
CloudBalance solution1;
try {
    // Returns only after solving terminates
    solution1 = solverJob.getFinalBestSolution();
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    throw ...;
}

 

可以看出，使用SolverManager 对一个问题进行求解时，与Solver对象的solve方法有以下区别：

1. 异步执行，当solve方法被调用后，方法会马上返回，而不待引擎运行结果。调用者需要通过轮询或回调方法(bestSolutionChanged事件)获取运行结果。
2. 每个问题对应一个ID，因为SolverManager会启动线程池同一时间对多个问题进行求解，因此每个问题需要有一个唯一的标识做识别，在下一篇文章中的SolverManger批量求解中将会详解。

因此，在7.32.0.Final版本中，SolverManager的出现，将会在进行求解服务的设计过程中，大大简化引擎与服务的设计复杂度。希望在未来的应用过让OptaPlanner在工业场景的可能性上更胜一筹。

关于SolverManager接口的详细介绍见以下使用说明：

https://docs.optaplanner.org/7.33.0.Final/optaplanner-docs/html_single/index.html#solverManager​docs.optaplanner.org

 

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