Scala并发编程基础

2021-11-11 22:12:27

1. Scala Actor概念

什么是Scala Actor
- 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是运用消息的发送、接收来实现高并发的。

Actor可以看作是一个个独立的实体，他们之间是毫无关联的。但是，他们可以通过消息来通信。一个Actor收到其他Actor的信息后，它可以根据需要作出各种相应。消息的类型可以是任意的，消息的内容也可以是任意的。

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。
与Java的基于共享数据和锁的线程模型不同，Scala的actor包则提供了另外一种不共享任何数据、依赖消息传递的模型,从而进行并发编程。

Actor的执行顺序
调用start()方法启动Acto -> 调用start()方法后其act()方法会被执行 -> 向Actor发送消息 ->act方法执行完成之后，程序会调用exit方法
发送消息的方式

注意：Future 表示一个异步操作的结果状态，可能还没有实际完成的异步任务的结果
Any 是所有类的超类，Future[Any]的泛型是异步操作结果的类型。

Actor实际案例
- first
  怎么实现actor并发编程：
  - 定义一个class或者是object继承Actor特质，注意导包import scala.actors.Actor
  - 重写对应的act方法
  - 调用Actor的start方法执行Actor
  - 当act方法执行完成，整个程序运行结束

package cn.itcast.actor
import scala.actors.Actor
object Actor1 extends Actor{
  //重写act方法
  def act(){
    for(i <- 1 to 10){
      println("actor-1 " + i)
      Thread.sleep(2000)
    }
  }
}
object Actor2 extends Actor{
  //重写act方法
  def act(){
    for(i <- 1 to 10){
      println("actor-2 " + i)
      Thread.sleep(2000)
    }
  }
}
object ActorTest extends App{
  //启动Actor
  Actor1.start()
  Actor2.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，相同与在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

Second
怎么实现actor发送、接受消息
- 定义一个class或者是object继承Actor特质，注意导包import scala.actors.Actor
- 重写对应的act方法
- 调用Actor的start方法执行Actor
- 通过不同发送消息的方式对actor方式消息
- act方法中通过receive方法接受消息并进行相应的处理
- act方法执行完成之后，程序退出

package cn.itcast.actor
import scala.actors.Actor
class MyActor extends Actor {
  override def act(): Unit = {
      receive {
        case "start" => {
          println("starting ...")
        }
      }
    }
  }
}
object MyActor {
  def main(args: Array[String]) {
    val actor = new MyActor
    actor.start()
    actor ! "start"
    println("消息发送完成！")
  }
}

Third
怎么实现actor可以不断地接受消息

在act方法中可以使用while(true)的方式，不断的接受消息。发送消息可以使用 !(异步无返回)、!?(同步等待返回)、!!(异步有返回)。接受消息可以使用关键字receive。
还可以使用模式匹配的方式，对接受到的不同消息的指令作出对应的操作。

package cn.itcast.actor
import scala.actors.Actor
class MyActor1 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 MyActor1 {
  def main(args: Array[String]) {
    val actor = new MyActor1
    actor.start()
    actor ! "start"
    actor ! "stop"
    println("消息发送完成！")
  }
}

Fourth
使用关键字react代替receive去接受消息

好处：react方式会复用线程，避免频繁的线程创建、销毁和切换。比receive更高效
注意: react 如果要反复执行消息处理，react外层要用loop，不能用while

package cn.itcast.actor
import scala.actors.Actor
class YourActor extends Actor {
  override def act(): Unit = {
    loop {
      react {
        case "start" => {
          println("starting ...")
          Thread.sleep(5000)
          println("started")
        }
        case "stop" => {
          println("stopping ...")
          Thread.sleep(8000)
          println("stopped ...")
        }
      }
    }
  }
}
object YourActor {
  def main(args: Array[String]) {
    val actor = new YourActor
    actor.start()
    actor ! "start"
    actor ! "stop"
    println("消息发送完成！")
  }
}

Fifth
结合case class样例类发送消息和接受消息
- 将消息封装在一个样例类中
- 通过匹配不同的样例类去执行不同的操作
- Actor可以返回消息给发送方。通过sender方法向当前消息发送方返回消息

package cn.itcast.actor
import scala.actors.Actor
case class SyncMessage(id:Int,msg:String)//同步消息
case class AsyncMessage(id:Int,msg:String)//异步消息
case class ReplyMessage(id:Int,msg:String)//返回结果消息
class MsgActor extends Actor{
  override def act(): Unit ={
    loop{
      react{
        case "start"=>{println("starting....")}
        case SyncMessage(id,msg)=>{
          println(s"id:$id, SyncMessage: $msg")
          Thread.sleep(2000)
          sender !ReplyMessage(1,"finished...")
        }
        case AsyncMessage(id,msg)=>{
          println(s"id:$id,AsyncMessage: $msg")
         // Thread.sleep(2000)
          sender !ReplyMessage(3,"finished...")
          Thread.sleep(2000)
        }
      }
    }
  }
}
object MainActor {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
     val mActor=new MsgActor
        mActor.start()
        mActor!"start"
        //同步消息 有返回值
     val reply1= mActor!?SyncMessage(1,"我是同步消息")
      println(reply1)
      println("===============================")
        //异步无返回消息
     val reply2=mActor!AsyncMessage(2,"我是异步无返回消息")
      println(reply2)
      println("===============================")
        //异步有返回消息
    val reply3=mActor!!AsyncMessage(3,"我是异步有返回消息")
    //Future的apply()方法会构建一个异步操作且在未来某一个时刻返回一个值
      val result=reply3.apply()
      println(result)
  }
}

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