Akka入門
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Reactive Programming with Scala and Akkaの勉強会資料です。 第四章"Akka for Reactive Programming"を基に作成されています。
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Akka入門
- 1. Akka for Reactive Programming - Akka入門 Masashi Kawaguchi / Jangsa Cho
- 2. この資料について 書籍“Reactive Programming with Scala and Akka”の 勉強会資料です。 第四章”Akka for Reactive Programming”を取り扱って います。
- 4. 概念の復習 ● concurrency v.s. parallelism ● blocking v.s. non-blocking ● deadlock, live-lock, starvation
- 5. sequence - 順次 gophers.seq.foreach(_.use(wc)) // 順番に消化 ⊿
- 6. concurrency - 並行 gophers.par.tasksupport = new ForkJoinTaskSupport(new ForkJoinPool(1)) gophers.foreach(_.use(wc)) // 複数タスクを同リソース上で非同期に消化する ⊿ ……。
- 7. parallelism - 並列 gophers.par.foreach(_.use(wc)) // 複数同時に消化するため、複数プロセッサが必要 ⊿ ⊿
- 8. concurrency + parallelism - 並行並列 並行処理を並列に実施 ⊿ ⊿ ……。 ……。
- 9. blocking / synchronous val result1 = gopher1.use(wc) val result2 = gopher2.use(wc) flushAll(List(result1, result2)) まだ？ まだ timeout expception!
- 10. non-blocking / asynchronous Future[Unit] { gopher1.use(wc) } Future[Unit] { gopher2.use(wc) } Future[Unit] { gopher3.use(wc) } ... 自由だ！ 少しずつ僕が回 収しますよ。
- 11. deadlock & live-lock / starvation deadlock : 双方が双方の状態変化待ち状態 live-lock : 双方の状態変化が、双方の次タスク消化を妨げる状態 starvation :一部タスクが消化されないままになる状態（優先順位などが原因） どいてあけて timeout expception!
- 12. race condition 並行並列処理が行われて、演算結果セットの順序が保証されない状態 Akka公式が挙げている例： UDPパケットがP1 -> P2の順で送信されたにも関わらず、P2 -> P1の順に受信された。お まけに送信データには順番が書いてないので、本来意図された順序は復元不可能。
- 13. non-blocking guarantees 保証されるノンブロッキングのレベル 1. wait-freedom ○ 完全にブロッキングを起こさない ○ 一定時間内にすべてのステップが消化される 2. lock-freedom ○ wait-freedomほど厳格ではなく、一部の処理中にブロッキングが発生しうる ○ ただしデッドロック級の致命的なロックを回避できることは保証される 3. obstruction-freedom ○ さらにゆるゆる ○ メインとブロッキングする処理を分離して実行 ……一定地点まではノンブロッキング ○ 例：楽観的ロック
- 14. ActorモデルとAkkaの設計
- 15. Actorモデル ● すべての概念はActorである ● 各Actorは独立して並行処理を行うことができる ● Actor同士はメールメッセージを送り合って非同期コミュニケーションを行う ● メッセージは各Actorのメールアドレスを基に交換される ○ メールアドレスを持つ Actorのみとコミュニケーションを取ることができる ● メッセージをトリガーにしてActorは振る舞いを始める
- 16. Actorの内部要素 1. Processing ○ 処理はActor内部で完結する 2. Storage ○ Actorは文脈／contextを保持する 3. Communication ○ 他のActorと双方向でメッセージ交換する ○ メッセージを受け取ったときの反応 i. 新たなActorを作成する ii. 他のActorにメッセージを投げる iii. 文脈に応じて振る舞いを変える ● 例えばAkkaでは、receiveが指すPartial Functionをcontext.becomeで切り替える
- 17. Akkaの設計思想 ● Let it crash ● Hierarchical Actors
- 18. Let it crash ● Akkaの設計思想『Actorは壊れるもの』 ● 生き死にのサイクルを管理するため、ActorにはpostStop、preRestartなどといった イベント関数が標準で実装されている（参考：http://goo.gl/7pNDFe）
- 19. Hierarchical Actors ● すべてのActorはHierarchicallyに管理される ● ActorがActorが産むことで、Hierarchy構造が構築される ○ 親Actorが子Actorを生み、子Actorは孫Actorを生む…… ● ActorがHierarchyのどこに位置するかを表現するためActor Pathという概念が存 在する ○ akka://${Actor System名}/user/${親Actor}/${子Actor}/${孫Actor}/...
- 20. Akkaを構成する主な概念 1. Actor Systems ○ Hierarchyの頂点の君臨する３体のガーディアン 2. Actors ○ 実処理およびメッセージ交換を行う人々。 user guardianにより管理される。 ○ Akkaエンジンによりスレッドが割り当てられる（複数 Actorで１スレッド共有がデフォ） ○ よってcontextを持つものの、その内容が他 Actorと共有されることは絶対にない。そのために ActorRefというView専用オブジェクトを立てる。（＝ actorOf[...]の返り値） 3. Dispatcher ○ メッセージの仲介者。送信元 Actorから受け取ったメッセージを、宛先 Actorのメールボックスの キューに挿す役割を担う。 4. Mailboxes ○ Actorsから送られてきたメッセージ処理を非同期に処理するための、いわばバッファ。
- 21. Actor Systems Actorを管理・生成・保有する土壌で、以下の３つから構成される。 A. Root Guardian a. User Guardian b. System Guardian ※厳密にはDead Letters、Temp、RemoteなどがRoot Guardianにぶら下がっている が、実Actorに対して働きかける類のものではないので割愛
- 22. Root Guardian ● Hierarchyの頂点、すべてのGuardian、ActorのSupervisor ○ Root Guardianがterminateしたとき、Actorシステム全体がterminateされる ● すべての子Actorをterminateする権能を持つ ○ SupervisorStrategy.stoppingStrategy
- 23. User Guardian ● Akka System内で作成されたすべてのActorのSupervisor system.actorOf(Props[${Actorクラス}], ${Actor名（文字列）}) ● User Guardianが消去された場合、すべての子Actorが消去される
- 24. System Guardian ● User Guardian監視中にActorの停止を見守る（deathwatch） class Watcher extends Actor { def receive = { case Terminated(ceasedActorRef) => {...} } } ● 特定Actorの監視は能動的にオン／オフを切り替える オン：context.watch(${Actorオブジェクト}) オフ：context.unwatch()
- 25. Message Boxes 親Actorが好き勝ってなタイミングで自由に用を足す大地＝メールボックスだ メッセージボックスにはサイズ、データ構造などのプロパティを設定できる。 mailbox-capacity = 1000 mailbox-type = "akka.dispatch.BoundedMailbox" ... 順次、僕のペース で掃除します メッセージ ボックス 温かいメッセージ 親Actor 子Actor 自由だ！！
- 27. 監視の戦略（Supervision Strategy） ● One For One Strategy ○ ある子ActorがExceptionを吐いても、親Actor以下すべてを止めずに続行する ● AllForOneStrategy ○ ある子ActorがExceptionを吐いたとき、親Actor以下すべての処理を止める override val supervisorStrategy = AllForOneStrategy() { case ea: ExceptionA => Stop case eb: ExceptionB => Restart }
- 29. Actor.receiveの実装 trait Actor { ... def receive: Actor.Receive }
- 30. Actor.Receive type Receive = PartialFunction[Any, Unit]
- 32. Akka TypedはActor間のプロトコルを定義する final case class Greet(whom: String, replyTo: ActorRef[Greeted]) final case class Greeted(whom: String) val future: Future[Greeted] = system ? (Greet("world", _))
- 33. PartialFunctionが消えた！ object HelloWorld { final case class Greet(whom: String, replyTo: ActorRef[Greeted]) final case class Greeted(whom: String) val greeter = Static[Greet] { msg => println(s"Hello ${msg.whom}!") msg.replyTo ! Greeted(msg.whom) } } // コード出典：Akka公式＠http://goo.gl/VNf8oz
- 34. Go Gopher - designed by Renee French おわり