# Akka 和 Java 内存模型 使用 LightBend 平台(包括 Scala 和 Akka)的一个主要好处是简化了并发软件的编写过程。本文讨论了 LightBend 平台,特别是 Akka 如何在并发应用程序中处理共享内存。 ## Java 内存模型 在 Java 5 之前,Java 内存模型(JMM)是定义有问题的。当多个线程访问共享内存时,可能会得到各种奇怪的结果,例如: - 线程看不到其他线程写入的值:可见性问题。 - 由于没有按预期的顺序执行指令而导致的观察其他线程发生“不可能”的行为:指令重新排序问题。 随着 Java 5 中 JSR 133 的实现,许多问题得到了解决。JMM 是基于“先于发生(`happens-before`)”关系的一组规则,它约束一个内存访问必须发生在另一个内存访问之前的时间。这些规则的两个例子是: - **监视器锁规则**:在每次后续获取同一个锁之前,都会释放一个锁。 - **`volatile`变量规则**:`volatile`变量的写入发生在同一个`volatile`变量的每次后续读取之前。 虽然 JMM 看起来很复杂,但是规范试图在易用性和编写性能、可扩展并发数据结构的能力之间找到一个平衡点。 ## Actors 和 Java 内存模型 通过 Akka 中的 Actor 实现,多个线程可以通过两种方式在共享内存上执行操作: - 如果消息发送给某个 Actor(例如由另一个 Actor)。在大多数情况下,消息是不可变的,但是如果该消息不是正确构造的不可变对象,没有“先于发生”规则,则接收者可能会看到部分初始化的数据结构,甚至可能会看到空气稀薄的值(`longs/doubles`)。 - 如果 Actor 在处理消息时更改其内部状态,并在稍后处理另一条消息时访问该状态。重要的是要认识到,对于 Actor 模型,你不能保证同一线程将对不同的消息执行相同的 Actor。 为了防止 Actor 出现可见性和重新排序问题,Akka 保证以下两条“先于发生”规则: - **Actor 发送规则**:向 Actor 发送消息的过程发生在同一个 Actor 接收消息之前。 - **Actor 后续处理规则**:一条消息的处理发生在同一个 Actor 处理下一条消息之前。 **注释**:在外行术语中,这意味着当 Actor 处理下一条消息时,Actor 内部字段的更改是可见的。因此,Actor 中的字段不必是`volatile`或`equivalent`的。 这两个规则仅适用于同一个 Actor 实例,如果使用不同的 Actor,则这两个规则无效。 ## Futures 和 Java 存储模型 `Future`的“先于发生”调用任何注册到它的回调被执行之前。 我们建议不要关闭非`final`字段(Java 中的`final`和 Scala 中的`val`),如果选择关闭非`final`字段,则必须标记`volatile`,以便字段的当前值对回调可见。 如果关闭引用,还必须确保引用的实例是线程安全的。我们强烈建议远离使用锁的对象,因为它可能会导致性能问题,在最坏的情况下还会导致死锁。这就是同步的危险。 ## Actors 和共享可变状态 由于 Akka 在 JVM 上运行,所以仍然需要遵循一些规则。 - 关闭内部 Actor 状态并将其暴露给其他线程 ```java import akka.actor.{ Actor, ActorRef } import akka.pattern.ask import akka.util.Timeout import scala.concurrent.Future import scala.concurrent.duration._ import scala.language.postfixOps import scala.collection.mutable case class Message(msg: String) class EchoActor extends Actor { def receive = { case msg ⇒ sender() ! msg } } class CleanUpActor extends Actor { def receive = { case set: mutable.Set[_] ⇒ set.clear() } } class MyActor(echoActor: ActorRef, cleanUpActor: ActorRef) extends Actor { var state = "" val mySet = mutable.Set[String]() def expensiveCalculation(actorRef: ActorRef): String = { // this is a very costly operation "Meaning of life is 42" } def expensiveCalculation(): String = { // this is a very costly operation "Meaning of life is 42" } def receive = { case _ ⇒ implicit val ec = context.dispatcher implicit val timeout = Timeout(5 seconds) // needed for `?` below // Example of incorrect approach // Very bad: shared mutable state will cause your // application to break in weird ways Future { state = "This will race" } ((echoActor ? Message("With this other one")).mapTo[Message]) .foreach { received ⇒ state = received.msg } // Very bad: shared mutable object allows // the other actor to mutate your own state, // or worse, you might get weird race conditions cleanUpActor ! mySet // Very bad: "sender" changes for every message, // shared mutable state bug Future { expensiveCalculation(sender()) } // Example of correct approach // Completely safe: "self" is OK to close over // and it's an ActorRef, which is thread-safe Future { expensiveCalculation() } foreach { self ! _ } // Completely safe: we close over a fixed value // and it's an ActorRef, which is thread-safe val currentSender = sender() Future { expensiveCalculation(currentSender) } } } ``` - 消息应该是不可变的,这是为了避免共享可变状态陷阱。 ---------- **英文原文链接**:[Akka and the Java Memory Model](https://doc.akka.io/docs/akka/current/general/remoting.html). ---------- ———— ☆☆☆ —— [返回 -> Akka 中文指南 <- 目录](https://codechina.csdn.net/monokai/akka-guide/blob/master/README.md) —— ☆☆☆ ————