Scala之——Actor编程(基于Scala2.10.x)

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1. 什么是 Scala Actor

1.1.概念

Scala 中的 Actor 能够实现并行编程的强大功能，它是基于事件模型的并发机制， Scala 是运用消息（message）的发送、接收来实现多线程的。使用 Scala 能够更容易地实现多线程应用的开发。

1.2.传统 java 并发编程与 Scala Actor 编程的区别

对于Java，我们都知道它的多线程实现需要对共享资源（变量、对象等）使用synchronized 关键字进行代码块同步、对象锁互斥等等。而且，常常一大块的try…catch语句块中加上wait方法、notify方法、notifyAll方法是让人很头疼的。原因就在于Java中多数使用的是可变状态的对象资源，对这些资源进行共享来实现多线程编程的话，控制好资源竞争与防止对象状态被意外修改是非常重要的，而对象状态的不变性也是较难以保证的。而在Scala中，我们可以通过复制不可变状态的资源（即对象，Scala中一切都是对象，连函数、方法也是）的一个副本，再基于Actor的消息发送、接收机制进行并行编程

1.3. Actor 方法执行顺序

1.首先调用 start()方法启动 Actor
2.调用 start()方法后其 act()方法会被执行
3.向 Actor 发送消息

1.4.发送消息的方式

!	发送异步消息，没有返回值。
!?	发送同步消息，等待返回值。
!!	发送异步消息，返回值是 Future[Any]。

2. Actor 实战

2.1 Actor实现多线程开发

package com.lyz.scala

import scala.actors.Actor

/**
 * Scala线程实例1
 * @author liuyazhuang
 *
 */
object MyActor1 extends Actor{
	override
	def act(){
	  for(i <- 1 to 10){
	    println("actor-1" + i)
	    Thread.sleep(2000)
	  }
	}
}

object MyActor2 extends Actor{
  override
  def act(){
    for(i <- 1 to 10){
      println("actor-2" + i)
      Thread.sleep(2000)
    }
  }
}

object ActorTest extends App{
  MyActor1.start()
  MyActor2.start()
}

说明：上面分别调用了两个单例对象的 start() 方法，他们的 act() 方法会被执行，相当于在 java 中开启了两个线程，线程的 run() 方法会被执行
注意：这两个 Actor 是并行执行的， act()方法中的 for 循环执行完成后 actor 程序就退出了

2.2 不断接收消息

package com.lyz.scala

import scala.actors.Actor

/**
 * 不断的接收消息
 * @author liuyazhuang
 *
 */
class MyActorMessage extends Actor{
	
  override def act(): Unit = {
    while (true) {
      receive{
        case "start" => {
	        println("starting...")
	        Thread.sleep(5000)
	        println("started")
	     }
        case "stop" => {
          println("stopping...")
          Thread.sleep(5000)
          println("stopped")
        }
      }
    }
  }
}

object MyActor{
  def main(args: Array[String]) {
	  var actor = new MyActorMessage
	  actor.start();
	  actor ! "start"
	  actor ! "stop"
	  println("消息发送完成")
  }
}

说明：在 act()方法中加入了 while ( true ) 循环，就可以不停的接收消息
注意：发送 start 消息和 stop 的消息是异步的，但是 Actor 接收到消息执行的过程是同步的按顺序执行

2.3 react方式

package com.lyz.scala

import scala.actors.Actor

/**
 * react 方式会复用线程，比 receive 更高效
 * @author liuyazhuang
 *
 */
class MyActorReact extends Actor{
	
  override def act() : Unit = {
	loop{
	  react{
	    case "start" => {
	      println("starting...")
	      Thread.sleep(2000)
	      println("started");
	    }
	    case "stop" => {
	      println("stopping...")
	      Thread.sleep(2000)
	      println("stopped")
	    }
	  }
	}
  }
}

object MyReact{
	def main(args: Array[String]) {
		  var react = new MyActorReact
		  react.start()
		  react ! "start"
		  react ! "stop"
		  println("消息发送完成")
	}
}

说明： react 如果要反复执行消息处理， react 外层要用 loop，不能用 while

2.4 结合case class发送消息

package com.lyz.scala

import scala.actors.Actor

/**
 * 结合case calss发送消息
 * @author liuyazhuang
 *
 */
class AppleActor extends Actor{
	override def act():Unit= {
	  while (true) {
		  receive{
		    case "start" => println("startting...")
		    case SyncMsg(id, msg) => {
		      println(id + " sync " + msg)
		      Thread.sleep(2000)
		      sender ! ReplyMsg(3, "finished")
		    }
		    case AsyncMsg(id, msg) => {
		      println(id + " async " + msg)
		      Thread.sleep(2000)
		    }
		  }
	  }
	}
}

object AppleActor{
  def main(args: Array[String]) {
	  var a = new AppleActor
	  a.start()
	  //异步消息
	  a ! AsyncMsg(1, "hello actor")
	  println("发送异步消息完成")
	  
	  //同步消息
	  var reply = a !! SyncMsg(2, "hello actor")
	  println(reply.isSet)
	  
	  var c = reply.apply()
	  println(reply.isSet)
	  println(c)
  }
}
case class SyncMsg(id : Int, msg : String)
case class AsyncMsg(id : Int, msg : String)
case class ReplyMsg(id : Int, msg : String)

3、案例

用 actor 并发编程写一个单机版的 WorldCount，将多个文件作为输入，计算完成后将多个任务汇总，得到最终的结果

package com.lyz.scala

import scala.actors.{Actor, Future}
import scala.collection.mutable
import scala.io.Source
import java.io.File
import javax.swing.text.MutableAttributeSet

/**
 * 用 actor 并发编程写一个单机版的 WorldCount，将多个文件作为输入，计算完成后将多个任
   务汇总，得到最终的结果
 * @author liuyazhuang
 *
 */
class Task extends Actor{
	override def act() : Unit = {
	  loop{
	    react{
	      case SubmitTask(fileName) => {
	        val contents = Source.fromFile(new File(fileName)).mkString
	        val arr = contents.split("\r\n")
	        val result = arr.flatMap(_.split(" ")).map((_, 1)).groupBy(_._1).mapValues(_.length)
	        sender ! ResultTask(result)
	      }
	      case StopTask => {
	        exit()
	      }
	    }
	  }
	}
}

object WordCount{
  def main(args: Array[String]) {
	  val files = Array("d:/words.txt ", "d:/words.log")
	  
	  val replySet = new mutable.HashSet[Future[Any]]
	  val resultList = new mutable.ListBuffer[ResultTask]
	  
	  for(f <- files){
	    val t = new Task
	    val reply = t.start() !! SubmitTask(f)
	    replySet += reply
	  }
	  
	  while (replySet.size > 0) {
		  val toCompute = replySet.filter(_.isSet)
		  for(r <- toCompute){
		    val result = r.apply()
		    resultList += result.asInstanceOf[ResultTask]
		    replySet.remove(r)
		  }
		  Thread.sleep(100)
	  }	
	  val finalResult = resultList.map(_.result).flatten.groupBy(_._1).mapValues(x => x.foldLeft(0)(_ + _._2))
	  println(finalResult)
  }
}

case class SubmitTask(fileName : String)
case object StopTask
case class ResultTask(result : Map[String, Int])