scala快速入门系列【Actor并发编程】
本篇作为scala快速入门系列的第三十八篇博客，为大家带来的是关于Actor并发编程的内容。
Actor并发编程
1.Actor介绍
scala的Actor并发编程模型可以用来开发比Java线程效率更高的并发程序。我们学习scala Actor的目的主要是为后续学习Akka做准备。
Java并发编程的问题
在Java并发编程中，每个对象都有一个逻辑监视器（monitor），可以用来控制对象的多线程访问。我们添加sychronized关键字来标记，需要进行同步加锁访问。这样，通过加锁的机制来确保同一时间只有一个线程访问共享数据。但这种方式存在资源争夺、以及死锁问题，程序越大问题越麻烦。
线程死锁
Actor并发编程模型
Actor并发编程模型，是scala提供给程序员的一种与Java并发编程完全不一样的并发编程模型，是一种基于事件模型的并发机制。Actor并发编程模型是一种不共享数据，依赖消息传递的一种并发编程模式，有效避免资源争夺、死锁等情况。
Java并发编程对比Actor并发编程
[NOTE]
- scala在2.11.x版本中加入了Akka并发编程框架，老版本已经废弃。Actor的编程模型和Akka很像，我们这里学习Actor的目的是为学习Akka做准备。
2.创建Actor
创建Actor的方式和Java中创建线程很类似，也是通过继承来创建。
使用方式
- 定义class或object继承Actor特质
- 重写act方法
- 调用Actor的start方法执行Actor
[NOTE]
- 类似于Java线程，这里的每个Actor是并行执行的
示例
创建两个Actor，一个Actor打印1-10，另一个Actor打印11-20
- 使用class继承Actor创建（如果需要在程序中创建多个相同的Actor）
- 使用object继承Actor创建（如果在程序中只创建一个Actor）
参考代码
使用class继承Actor创建
object _05ActorDemo {
class Actor1 extends Actor {
override def act(): Unit = (1 to 10).foreach(println(_))
}
class Actor2 extends Actor {
override def act(): Unit = (11 to 20).foreach(println(_))
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
new Actor1().start()
new Actor2().start()
}
}使用object继承Actor创建
object Actor1 extends Actor {
override def act(): Unit =
for(i <- 1 to 10) {
println(i)
}
}
object Actor2 extends Actor {
override def act(): Unit =
for(i <- 11 to 20) {
println(i)
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
Actor1.start()
Actor2.start()
}Actor程序运行流程
- 调用start()方法启动Actor
- 自动执行act()方法
- 向Actor发送消息
- act方法执行完成后，程序会调用exit()方法
3.发送消息/接收消息
我们之前介绍Actor的时候，说过Actor是基于事件（消息）的并发编程模型，那么Actor是如何发送消息和接收消息的呢？
使用方式
发送消息
我们可以使用三种方法来发送消息：
例如:
要给actor1发送一个异步字符串消息，使用以下代码：
接收消息
Actor中使用receive方法来接收消息，需要给receive方法传入一个偏函数
[NOTE]
- receive方法只接收一次消息，接收完后继续执行act方法
示例
- 创建两个Actor（ActorSender、ActorReceiver）
- ActorSender发送一个异步字符串消息给ActorReceiver
- ActorReceive接收到该消息后，打印出来
参考代码
object ActorSender extends Actor {
override def act(): Unit = {
// 发送消息
while(true) {
ActorReceiver ! "hello!"
TimeUnit.SECONDS.sleep(3)
}
}
}
object ActorReceiver extends Actor {
override def act(): Unit = {
// 持续接收消息
while(true) {
receive {
case msg:String => println("接收到消息：" + msg)
}
}
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
ActorReceiver.start()
ActorSender.start()
}4.持续接收消息
通过上一个案例，ActorReceiver调用receive来接收消息，但接收一次后，Actor就退出了。
object ActorSender extends Actor {
override def act(): Unit = {
// 发送字符串消息给Actor2
val msg = "你好，ActorSender"
println(s"ActorSender: 发送消息$msg")
ActorReceiver ! msg
// 再次发送一条消息，ActorReceiver无法接收到
ActorReceiver ! "你叫什么名字？"
}
}
object ActorReceiver extends Actor {
override def act(): Unit =
receive {
case msg: String => println(s"接收Actor: 接收到$msg")
}
}
object ActorMsgDemo {
def main(args: Array[String]): Unit = {
ActorSender.start()
ActorReceiver.start()
}
}上述代码，ActorReceiver无法接收到ActorSender发送的第二条消息。
我们希望ActorReceiver能够一直接收消息，怎么实现呢？
我们只需要使用一个while(true)循环，不停地调用receive来接收消息就可以啦。
示例
- 在上一个案例的基础上，让ActorReceiver能够一直接收消息
object ActorSender extends Actor {
override def act(): Unit = {
// 发送消息
while(true) {
ActorReceiver ! "hello!"
TimeUnit.SECONDS.sleep(3)
}
}
}
object ActorReceiver extends Actor {
override def act(): Unit = {
// 持续接收消息
while(true) {
receive {
case msg:String => println("接收到消息：" + msg)
}
}
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
ActorReceiver.start()
ActorSender.start()
}使用loop和react优化接收消息
上述代码，使用while循环来不断接收消息。
- 如果当前Actor没有接收到消息，线程就会处于阻塞状态
- 如果有很多的Actor，就有可能会导致很多线程都是处于阻塞状态
- 每次有新的消息来时，重新创建线程来处理
- 频繁的线程创建、销毁和切换，会影响运行效率
在scala中，可以使用loop + react来复用线程。比while + receive更高效
示例
- 使用loop + react重写上述案例
参考代码
// 持续接收消息
loop {
react {
case msg:String => println("接收到消息：" + msg)
}
}5.发送和接收自定义消息
我们前面发送的消息是字符串类型，Actor中也支持发送自定义消息，常见的如：使用样例类封装消息，然后进行发送处理。
示例一
- 创建一个MsgActor，并向它发送一个同步消息，该消息包含两个字段（id、message）
- MsgActor回复一个消息，该消息包含两个字段（message、name）
- 打印回复消息
[!TIP]
- 使用
!?来发送同步消息 - 在Actor的act方法中，可以使用sender获取发送者的Actor引用
case class Message(id:Int, msg:String)
case class ReplyMessage(msg:String, name:String)
object MsgActor extends Actor {
override def act(): Unit = {
loop {
react {
case Message(id, msg) => {
println(s"接收到消息:${id}/${msg}")
sender ! ReplyMessage("不太好", "Tom")
}
}
}
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
MsgActor.start()
val replyMessage: Any = MsgActor !? Message(1, "你好")
println("回复消息:" + replyMessage.asInstanceOf[ReplyMessage])
}示例二
- 创建一个MsgActor，并向它发送一个异步无返回消息，该消息包含两个字段（message, company）
[!TIP]
- 使用
!发送异步无返回消息
case class Mesasge(message:String, company:String)
object MsgActor extends Actor {
override def act(): Unit = {
loop {
react {
case Mesasge(message, company) =>
println(s"MsgActor接收到消息:${message}/${company}")
}
}
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
MsgActor.start()
MsgActor ! Mesasge("中国联通", "大爷，快交话费！")
}示例三
- 创建一个MsgActor，并向它发送一个异步有返回消息，该消息包含两个字段（id、message）
- MsgActor回复一个消息，该消息包含两个字段（message、name）
- 打印回复消息
[!TIP]
- 使用
!!发送异步有返回消息 - 发送后，返回类型为
Future[Any]的对象 - Future表示异步返回数据的封装，虽获取到Future的返回值，但不一定有值，可能在将来某一时刻才会返回消息
- Future的
isSet()可检查是否已经收到返回消息，apply()方法可获取返回数据
参考代码
case class Message(id:Int, message:String)
case class ReplyMessage(message:String, name:String)
object MsgActor extends Actor {
override def act(): Unit = {
loop {
react {
case Message(id, message) =>
println(s"MsgActor接收到消息：${id}/${message}")
sender ! ReplyMessage("收到消息！", "JIm")
}
}
}
}
def main(args: Array[String]): Unit = {
MsgActor.start()
val future: Future[Any] = MsgActor !! Message(1, "你好！")
while(!future.isSet) {}
val replyMessage = future.apply().asInstanceOf[ReplyMessage]
println(replyMessage)
}本期的内容分享就到这里了,喜欢的小伙伴们记得点个赞，持续关注哟~下期为大家介绍如何使用Actor来完成WordCount的经典案例，敬请期待?(?>?<?)?