golang实现actor

近年来，随着互联网、移动应用、物联网的不断发展，分布式计算变得越来越重要。为了更好地利用现有的计算资源和数据，分布式计算框架应运而生。其中，Actor模型作为一种分布式计算模型，在处理分布式计算问题上表现出了不俗的能力，因此越来越受到开发者的关注和认可。而GO语言则以其简洁、高效、安全等特性，成为了Actor模型实现的一种理想选择。本文将介绍GO语言实现Actor模型的基本原理和方法。

1. Actor模型基本概念

Actor由Carl Hewitt于1973年提出，是一种分布式计算的模型。Actor模型做为一种计算模型，将计算节点抽象成为一个个个体，称之为Actor。每个Actor都是一个可执行的实体，由独立的状态、行为和能力组成。Actor之间通过异步的传递消息来进行通信。因为Actor之间是异步通信的，所以无需考虑竞争条件和锁等问题，在分布式计算时，Actor之间彼此独立，相互之间不会产生竞争条件，具备良好的扩展性和可伸缩性。

2. Go语言实现Actor模型的原理

Go语言基于方法（method）的接口（interface{}）实现了同类型的Actor的组定义，类似于消息协议定义，Actor实例之间通过消息传递来通信。Go语言基于方法的接口，实现了对Actor模型的支持。Actor会根据接收到的消息类型调用对应的私有函数，变化自身的状态及行为。

Go语言的Channels特性使得Actor模型的实现更为容易。Channels 的收发机制和协程（Goroutine ）同时限制了程序中的决策极限和关键部分，从而消除了共享内存和锁控制机制的必要性。这就可以保证Actor之前不存在任何锁和互斥访问的问题，因为他们只能使用通道进行消息的传递，而且Go语言的Channel是无缓冲线程安全的，一旦一个数组通道被初始化，在其内部数据存储时，多个协程（Actor）之间不会发生竞争条件发生。因此，Go语言的实现能够很好的支持Actor模型，达到分布式计算的目的。

3. Go语言实现Actor模型的技术路线

为了实现Actor模型，我们需要实现一个具有Actor特点的结构体或类，包括一个内部通道用于接收消息、一个私有的状态变量用于记录Actor的状态。

基于上述原理，我们可以分步骤实现：

1. 定义消息类

为了与Actor交互，消息类需要定义一个接收者。我们可以使用 interface 类型来定义一个消息结构：

type Message interface {

GetReceiver() Actor

}

2.定义Actor类

Actor就是一个可以接受消息的进程，简单的定义一个 Actor 就是让其包含输入 channel，以及处理方法：

type Actor struct {

in chan Message

}

func NewActor() Actor {

a := Actor{in: make(chan Message, 1)}
go a.waitForMsg()
return a

}

func (a Actor)waitForMsg() {

for {
    msg := <-a.in
    msg.GetReceiver().HandleMsg(msg)
}

}

3.实现Actor类

现在，我们可以在 Actor 中实现 HandleMsg 方法。HandleMsg 方法根据接收的消息类型对 Actor 的状态进行修改，然后执行逻辑，如下代码：

type Message struct {

Request string
ResChan chan string

}
func (a Actor)HandleMsg(msg Message) {

switch msg.Request {
case "calculate":
    a.calculate(msg)
    break
}

}

func (a Actor)calculate(msg Message) {
// 一些逻辑处理

var result string = "result"
msg.ResChan <- result

}

4.执行Actor的测试

在 main 方法中，我们初始化两个 Actor a1 和 a2 。然后，Actor a1 向 Actor a2 发送一个 Message 类型的消息。最后，Actor a2 接收到消息，并调用 calculate 方法处理消息后返回结果。

func main() {

actor1 := NewActor()
actor2 := NewActor()

ch := make(chan string, 1)
msg := Message{Request: "calculate", ResChan: ch}

actor1.in <- msg

result := <- ch
fmt.Println("result = ", result)

}

最终，程序将会输出：

result = result

以上代码展示了一个简单的Actor实现方法。这种方法较为简单，可以实例化任何数量的 Actor，并使它们之间进行异步的消息传递和并行计算。当然，为了实现更加灵活、鲁棒的Actor模型，我们可以继续扩展演进。

4. Go语言实现Actor模型的优缺点

优点：

1. 易于使用和理解

使用Actor模型的代码往往比传统的多线程代码简单得多，因为它不需要考虑锁、线程池、信号量等问题，只需要关注每个 Actor 如何处理消息。

2. 非常容易优化

打高负载应用程序时，Actor 模型的性能通常表现出非常不错的优势。原因在于它充分利用了 GO 语言本身的特性，减少了静态锁的使用，可以在运行时动态地进行内存分配和管理。

3. 易于处理分布式计算问题

Actor模型为分布式计算提供了良好的支持。受限于消息传递的异步机制， Actor 之间相互之间独立运行，不会出现竞争条件，具备良好的扩展性和可伸缩性，更容易实现分布式计算。

缺点：

1. 由于消息队列数量无限制，可能会导致过度的占用内存

Go语言中的 Actor 模型中，消息通信通过 channels 实现。如果消息通道没有接收者，则它们会保留在内存中。为了减轻这个问题，我们需要监控各个通道是否已经过时，如果通道无人使用，则应该及时关闭。

2. 代码的可读性较差

与传统的面向对象编程模型相比，Actor 模型的代码可读性较差，比较难懂。理解 Actor 模型业务逻辑的人需要具有对 Actor 模型的深刻理解。

5. 总结

本文介绍了GO语言中Actor模型的实现方法，包括定义消息类、Actor类，实现Actor类、执行Actor的测试。Actor模型提供了一种优秀的解决方案，使得分布式计算更加高效可靠。尽管Actor模型在某些情况下可能会比传统的面向对象编程难以理解，但是它在高负载场景下表现出的优秀性能已经被越来越多的开发者所接受和认可。

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