这篇文章介绍 Akka 层次结构，以及基于层次结构的容错机制。
1. Akka 的层次结构
我们需要实现一个翻译模块，其功能是输入中文输出多国语言。我们可以让一个 Master Actor 负责接收外界输入，多个 Worker Actor 负责将输入翻译成特定语言，Master Actor 和 Worker Actor 之间是上下级层次关系。下图展示了这种层级结构。
具体代码实现如下所示。
class Master extends Actor with ActorLogging{
val english2chinese
= context.actorOf(Props[English2Chinese],"English2Chinese")
val english2cat
= context.actorOf(Props[English2Cat],"English2Cat")
def receive = {
case eng1:String =>{
english2chinese ! eng1
english2cat ! eng1
}
}
}
class English2Chinese extends Actor with ActorLogging{
def receive = {
case eng:String => {
println("我翻译不出来!")
}
}
}
class English2Cat extends Actor with ActorLogging{
def receive = {
case eng:String =>{
println( "喵喵喵!")
}
}
}
object Main{
def main(args:Array[String]):Unit = {
val sys = ActorSystem("system")
val master = sys.actorOf(Props[Master],"Master")
master ! "Hello,world!"
}
}
我们在 Master Actor 中使用 context.actorOf 实例化 English2Chinese 和 English2Cat，便可以在它们之间形成层次关系。这点通过它们的 actor 地址得到证实。
上面的 Actors 层次结构是我们程序里 Actor 的层次结构。这个层次结构是 Actor System 层次结构的一部分。Actor System 层次结构从根节点出来有两个子节点：UserGuardian 和 SystemGuardian。用户程序产生的所有 Actor 都在 UserGuardian 节点下，SystemGuardian 节点则包含系统中的一些 Actor，比如 deadLetterListener。如果一个 Actor 已经 stop 了，发送给这个 Actor 的消息就会被转送到 deadLetterListener。因此完整的 Actor 层次结构如下所示。
2. Akka 的容错机制
对于分布式系统来说，容错机制是很重要的指标。那么 Akka 是怎么实现容错的呢？Akka 的容错机制是基于层次结构: Akka 在 Actor 加一个监控策略，对其子 Actor 进行监控。下面的代码是给 Actor 加了一个监控策略，其监控策略内容：如果子 Actor 在运行过程中抛出 Exception，对该子 Actor 执行停止动作 (即停止该子 Actor)。
override val supervisorStrategy = OneForOneStrategy(){
case _:Exception => Stop
}
Akka 的监控策略一共支持四种动作：Stop, Resume, Restart 和 Escalate。
1. Stop
子 Actor 停止。
2. Resume
子 Actor 忽略引发异常的消息，继续处理后续消息。
3. Restart
子 Actor 停止，重新初始化一个子 Actor 处理后续消息
4. Escalate
错误太严重，自己已经无法处理，将错误信息上报给父 Actor。
Akka 的监控策略分为两种。一种是 OneForOne。这种策略只对抛出 Exception 的子 Actor 执行相应动作。还是拿上面的翻译模块做例子，我们加入一个 OneForOne 的 Stop 的监控策略。
class Master1 extends Actor with ActorLogging{
val english2Chinese =
context.actorOf(Props[English2Chinese1],"English2Chinese")
val english2Cat =
context.actorOf(Props[English2Cat1], "English2Cat")
override val supervisorStrategy = OneForOneStrategy(){
case _:Exception => Stop
}
override def receive = {
case eng:String => {
english2Cat ! eng;
english2Chinese ! eng;
}
}
}
class English2Chinese1 extends Actor with ActorLogging{
override def receive = {
case eng:String => {
println("翻译不出来")
}
}
}
class English2Cat1 extends Actor with ActorLogging{
override def receive = {
case eng:String => {
throw new Exception("Exception in English2Cat1")
}
}
}
object hierarchy1 {
def main(args:Array[String]):Unit = {
val system = ActorSystem("system")
val master = system.actorOf(Props[Master1],"Master")
master ! "Hello, world"
Thread.sleep(1000)
master ! "Hello, world"
}
}
运行这段代码，我们得到下面结果。从下面的结果，我们可以看出:第一轮 English2Cat1 抛出了 Exception, English2Chinese1 正常工作；第二轮，English2Cat1 已经死了，English2Chinese1 还在正常工作。
另一种是 AllForOne。如果有子 Actor 抛出 Exception，这种监控策略对所有子 Actor 执行动作。
class Master2 extends Actor with ActorLogging{
val english2Chinese =
context.actorOf(Props[English2Chinese2],"English2Chinese")
val english2Cat =
context.actorOf(Props[English2Cat2], "English2Cat")
override val supervisorStrategy= AllForOneStrategy() {
case _: Exception => Stop
}
override def receive = {
case eng:String => {
english2Cat ! eng;
english2Chinese ! eng;
}
}
}
运行这段代码，我们得到下面结果。从下面的结果，我们可以看出:第一轮 English2Cat1 抛出了 Exception, English2Chinese1 正常工作；第二轮，English2Cat1 已经死了，English2Chinese1 也已经死亡了。这个结果说明监控策略已经将 MasterActor 的所有子 Actor 停止了。
3. 总结
我们使用 Akka 开发并行程序时，可以使用层级结构组织 Actors。层次结构不仅比较符合人类直觉，还为容错提供了机制保障。本文的所有代码已经上传到 GitHub 。欢迎关注 AlgorithmDog 公众号，每两周的更新会有推送哦。
Akka 系列系列文章
- Akka 使用系列之一: 快速入门
- Akka 使用系列之二: 测试
- Akka 使用系列之三: 层次结构和容错机制
- Akka 使用系列之四: Future
