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Akka使用系列之三:層次結(jié)構(gòu)

Akka 是用層次結(jié)構(gòu)組織 Actors 的。

1. Akka 的層次結(jié)構(gòu)

我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)翻譯模塊，其功能是輸入中文輸出多國(guó)語(yǔ)言。我們可以讓一個(gè) Master Actor 負(fù)責(zé)接收外界輸入，多個(gè) Worker Actor 負(fù)責(zé)將輸入翻譯成特定語(yǔ)言，Master Actor 和 Worker Actor 之間是上下級(jí)層次關(guān)系。下圖展示了這種層級(jí)結(jié)構(gòu)。

具體代碼實(shí)現(xiàn)如下所示。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class Master extends Actor with ActorLogging{
    2. 
  
  
  
  
  2.     val english2chinese 
    3. 
  
  
  
  
  3.     = context.actorOf(Props[English2Chinese],"English2Chinese")
    4. 
  
  
  
  
  4.     val english2cat     
    5. 
  
  
  
  
  5.     = context.actorOf(Props[English2Cat],"English2Cat")
    6. 
  
  
  
  
  6. 
  
  
  
  
  7.     def receive = {
    8. 
  
  
  
  
  8.         case eng1:String =>{
    9. 
  
  
  
  
  9.             english2chinese ! eng1
    10. 
  
  
  
  
  10.             english2cat     ! eng1
    11. 
  
  
  
  
  11.         }
    12. 
  
  
  
  
  12.     }
    13. 
  
  
  
  
  13. }
    14. 
  
  
  
  
  14. 
  
  
  
  
  15. class English2Chinese extends Actor with ActorLogging{
    16. 
  
  
  
  
  16.     def receive = {
    17. 
  
  
  
  
  17.         case eng:String => {
    18. 
  
  
  
  
  18.             println("我翻譯不出來(lái)!")
    19. 
  
  
  
  
  19.         }
    20. 
  
  
  
  
  20.     }
    21. 
  
  
  
  
  21. }
    22. 
  
  
  
  
  22. 
  
  
  
  
  23. class English2Cat extends Actor with ActorLogging{
    24. 
  
  
  
  
  24.     def receive = {
    25. 
  
  
  
  
  25.         case eng:String =>{
    26. 
  
  
  
  
  26.              println( "喵喵喵!")
    27. 
  
  
  
  
  27.         }
    28. 
  
  
  
  
  28.     }
    29. 
  
  
  
  
  29. }
    30. 
  
  
  
  
  30. 
  
  
  
  
  31. object Main{
    32. 
  
  
  
  
  32.     def main(args:Array[String])={
    33. 
  
  
  
  
  33.         val sys = ActorSystem("system")
    34. 
  
  
  
  
  34.         val master = sys.actorOf(Props[Master],"Master")
    35. 
  
  
  
  
  35.         master ! "Hello,world!"
    36. 
  
  
  
  
  36.     }
    37. 
  
  
  
  
  37. }
    38.

我們?cè)?Master Actor 中使用 context.actorOf 實(shí)例化 English2Chinese 和 English2Cat，便可以在它們之間形成層次關(guān)系。這點(diǎn)通過(guò)它們的 actor 地址得到證實(shí)。

上面的 Actors 層次結(jié)構(gòu)是我們程序里 Actor 的層次結(jié)構(gòu)。這個(gè)層次結(jié)構(gòu)是 Actor System 層次結(jié)構(gòu)的一部分。Actor System 層次結(jié)構(gòu)從根節(jié)點(diǎn)出來(lái)有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)：UserGuardian 和 SystemGuardian。用戶程序產(chǎn)生的所有 Actor 都在 UserGuardian 節(jié)點(diǎn)下，SystemGuardian 節(jié)點(diǎn)則包含系統(tǒng)中的一些 Actor，比如 deadLetterListener。如果一個(gè) Actor 已經(jīng) stop 了，發(fā)送給這個(gè) Actor 的消息就會(huì)被轉(zhuǎn)送到 deadLetterListener。因此完整的 Actor 層次結(jié)構(gòu)如下所示。

2. Akka 的容錯(cuò)機(jī)制

對(duì)于分布式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，容錯(cuò)機(jī)制是很重要的指標(biāo)。那么 Akka 是怎么實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的呢?Akka 的容錯(cuò)機(jī)制是基于層次結(jié)構(gòu): Akka 在 Actor 加一個(gè)監(jiān)控策略，對(duì)其子 Actor 進(jìn)行監(jiān)控。下面的代碼是給 Actor 加了一個(gè)監(jiān)控策略，其監(jiān)控策略內(nèi)容：如果子 Actor 在運(yùn)行過(guò)程中拋出 Exception，對(duì)該子 Actor 執(zhí)行停止動(dòng)作 (即停止該子 Actor)。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. override val supervisorStrategy 
    2. 
  
  
  
  
  2. = OneForOneStrategy(){
    3. 
  
  
  
  
  3.     case _:Exception => Stop
    4. 
  
  
  
  
  4. }
    5.

Akka 的監(jiān)控策略一共支持四種動(dòng)作：Stop, Resume, Restart 和 Escalate。

  1. Stop：子 Actor 停止。
  2. Resume：子 Actor 忽略引發(fā)異常的消息，繼續(xù)處理后續(xù)消息。
  3. Restart：子 Actor 停止，重新初始化一個(gè)子 Actor 處理后續(xù)消息
  4. Escalate：錯(cuò)誤太嚴(yán)重，自己已經(jīng)無(wú)法處理，將錯(cuò)誤信息上報(bào)給父 Actor。

Akka 的監(jiān)控策略分為兩種。一種是 OneForOne。這種策略只對(duì)拋出 Exception 的子 Actor 執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。還是拿上面的翻譯模塊做例子，我們加入一個(gè) OneForOne 的 Stop 的監(jiān)控策略。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class Master1 extends Actor with ActorLogging{
    2. 
  
  
  
  
  2.   val english2Chinese=  
    3. 
  
  
  
  
  3.   context.actorOf(Props[English2Chinese1],"English2Chinese")
    4. 
  
  
  
  
  4.   val english2Cat = 
    5. 
  
  
  
  
  5.   context.actorOf(Props[English2Cat1], "English2Cat")
    6. 
  
  
  
  
  6. 
  
  
  
  
  7.   override val supervisorStrategy 
    8. 
  
  
  
  
  8.   = OneForOneStrategy(){
    9. 
  
  
  
  
  9.     case _:Exception => Stop
    10. 
  
  
  
  
  10.   }
    11. 
  
  
  
  
  11. 
  
  
  
  
  12.   override def receive = {
    13. 
  
  
  
  
  13.     case eng:String => {
    14. 
  
  
  
  
  14.       english2Cat ! eng;
    15. 
  
  
  
  
  15.       english2Chinese ! eng;
    16. 
  
  
  
  
  16.      }
    17. 
  
  
  
  
  17.   }
    18. 
  
  
  
  
  18. }
    19. 
  
  
  
  
  19. 
  
  
  
  
  20. class English2Chinese1 extends Actor with ActorLogging{
    21. 
  
  
  
  
  21.   override def receive = {
    22. 
  
  
  
  
  22.     case eng:String => {
    23. 
  
  
  
  
  23.       println("翻譯不出來(lái)")
    24. 
  
  
  
  
  24.     }
    25. 
  
  
  
  
  25.   }
    26. 
  
  
  
  
  26. }
    27. 
  
  
  
  
  27. 
  
  
  
  
  28. class English2Cat1 extends Actor with ActorLogging{
    29. 
  
  
  
  
  29.   override def receive = {
    30. 
  
  
  
  
  30.     case eng:String => {
    31. 
  
  
  
  
  31.       throw new Exception("Exception in English2Cat1")
    32. 
  
  
  
  
  32.     }
    33. 
  
  
  
  
  33.   }
    34. 
  
  
  
  
  34. }
    35. 
  
  
  
  
  35. 
  
  
  
  
  36. object hierarchy1 {
    37. 
  
  
  
  
  37.   def main(args:Array[String])={
    38. 
  
  
  
  
  38.     val system 
    39. 
  
  
  
  
  39.     = ActorSystem("system")
    40. 
  
  
  
  
  40.     val master
    41. 
  
  
  
  
  41.     = system.actorOf(Props[Master1],"Master")
    42. 
  
  
  
  
  42. 
  
  
  
  
  43.     master ! "Hello, world"
    44. 
  
  
  
  
  44.     Thread.sleep(1000)
    45. 
  
  
  
  
  45.     master ! "Hello, world"
    46. 
  
  
  
  
  46.   }
    47. 
  
  
  
  
  47. }
    48.

運(yùn)行這段代碼，我們得到下面結(jié)果。從下面的結(jié)果，我們可以看出:***輪 English2Cat1 拋出了 Exception, English2Chinese1 正常工作;第二輪，English2Cat1 已經(jīng)死了，English2Chinese1 也已經(jīng)死亡了。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明監(jiān)控策略已經(jīng)將 MasterActor 的所有子 Actor 停止了。

另一種是 AllForOne。如果有子 Actor 拋出 Exception，這種監(jiān)控策略對(duì)所有子 Actor 執(zhí)行動(dòng)作。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class Master2 extends Actor with ActorLogging{
    2. 
  
  
  
  
  2.   val english2Chinese 
    3. 
  
  
  
  
  3.   = context.actorOf(Props[English2Chinese2],"English2Chinese")
    4. 
  
  
  
  
  4.   val english2Cat     
    5. 
  
  
  
  
  5.   = context.actorOf(Props[English2Cat2], "English2Cat")
    6. 
  
  
  
  
  6. 
  
  
  
  
  7.   override val supervisorStrategy= AllForOneStrategy() {
    8. 
  
  
  
  
  8.     case _: Exception => Stop
    9. 
  
  
  
  
  9.   }
    10. 
  
  
  
  
  10. 
  
  
  
  
  11.   override def receive = {
    12. 
  
  
  
  
  12.     case eng:String => {
    13. 
  
  
  
  
  13.       english2Cat ! eng;
    14. 
  
  
  
  
  14.       english2Chinese ! eng;
    15. 
  
  
  
  
  15.      }
    16. 
  
  
  
  
  16.   }
    17. 
  
  
  
  
  17. }
    18.

運(yùn)行這段代碼，我們得到下面結(jié)果。從下面的結(jié)果，我們可以看出:***輪 English2Cat1 拋出了 Exception, English2Chinese1 正常工作;第二輪，English2Cat1 已經(jīng)死了，English2Chinese1 也已經(jīng)死亡了。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明監(jiān)控策略已經(jīng)將 MasterActor 的所有子 Actor 停止了。

3. 總結(jié)

我們使用 Akka 開發(fā)并行程序時(shí)，可以使用層級(jí)結(jié)構(gòu)組織 Actors。層次結(jié)構(gòu)不僅比較符合人類直覺(jué)，還為容錯(cuò)提供了機(jī)制保障。

【本文為專欄作者“李立”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)獲取聯(lián)系和授權(quán)】


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