并行模型Actor

并行开发时经常需要关注加锁和原子操作等一系列线程问题,而Actor模型内部状态由它自己维护,内部数据只能自己修改,因此Actor不需要过多关注线程问题。

Actor模型

Actor由状态(State)、邮箱(Mailbox)和行为(Behavior)组成。

NewLife.Model.Actor 设计为一个轻量级Actor模型,麻雀虽小五脏俱全!

/// <summary>无锁并行编程模型</summary>
/// <remarks>
/// 独立线程轮询消息队列,简单设计避免影响默认线程池。
/// 适用于任务颗粒较大的场合,例如IO操作。
/// </remarks>
public interface IActor
{
    /// <summary>添加消息,驱动内部处理</summary>
    /// <param name="message">消息</param>
    /// <param name="sender">发送者</param>
    /// <returns>返回待处理消息数</returns>
    Int32 Tell(Object message, IActor sender = null);
}

IActor 接口设计为只有一个Tell方法,用于传递要发通知给目标Actor。这里的message可以列极为状态(State)。目标Actor内部有个队列收集信息,该队列可以认为是邮箱(Mailbox)。Actor内部有独立线程去读取 邮箱数据进行处理,即是行为(Behavior)!

从某种程度上来讲,Actor就是一个队列加上独立线程。如果该队列设计为分布式队列,那么这个Actor就成了真正的分布式并行模型。(如果Actor配上RedisQueue又会怎么样呢?

Actor可以一个接着一个,串联起来,形成分布式并发处理集群。尽管是分布式系统,然而所有代码完全不需要考虑多线程问题。

总之,Actor模型的理念非常简单:万物皆Actor!

应用例程

我们来看一段测试代码,默认读取数据库然后生成Excel文件,两步都是比较耗时的操作。

[Fact]
public async void Test1()
{
    var sw = Stopwatch.StartNew();
    var actor = new BuildExcelActor();
    for (var i = 0; i < 6; i++)
    {
        // 模拟查询数据,耗时500ms
        XTrace.WriteLine("读取数据……");
        await Task.Delay(500);
        // 通知另一个处理器
        actor.Tell($"数据行_{i + 1}");
    }
    // 等待最终完成
    actor.Stop();
    sw.Stop();
    Assert.True(sw.ElapsedMilliseconds > 6 * 500);
    Assert.True(sw.ElapsedMilliseconds < 6 * 500 + 500);
}
private class BuildExcelActor : Actor
{
    protected override async Task ReceiveAsync(ActorContext context)
    {
        XTrace.WriteLine("生成Excel数据:{0}", context.Message);
        await Task.Delay(500);
    }
}

新建一个实现类继承Actor,重写ReceiveAsync,实现Actor行为(业务逻辑)。此时独占线程,所以无需考虑多线程问题。

跑起来看看日志输出

从上图可以看出,主逻辑和Actor是并行执行。主逻辑把数据送给Actor后,继续去读取下一页,无需等待Actor生成完成。

总结

XCode的实体延迟队列,就是一个货真价实的Actor模型。主逻辑只管处理业务,数据保存操作由另一个Actor完成。

此处为语雀文档,点击链接查看:https://www.yuque.com/go/doc/7553851

DAL的数据导出、恢复和备份,也是Actor模型,主逻辑操作数据库,独立Actor负责写入文件,相比同一段逻辑完成该操作大概提升一倍性能。

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