讨喜的隔离可变性(二)角色的特性

角色是一种能够接收消息、处理请求以及发送响应的自由运行的活动(activity),主要被设计用来支持异步化且高效的消息传递机制。

每个角色都有一个内建的消息队列,该队列与手机上所使用的短信队列十分相似。假设Sally和Sean同时给Bob的手机发了短信,则运营商将会把这两条短信都保存起来以便Bob在方便的时候取走。类似地,基于角色的并发库允许多个角色并发地发送消息。默认情况下,消息发送者都是非阻塞的;它们会先把消息发送出去,然后再继续处理自己的业务逻辑。类库一般会让特定的角色顺序地拾取并处理消息队列中消息,只有将当前消息处理完或将消息委派给其他角色并发处理之后,这个角色才能够接收下一个消息。

角色的生命周期如图 8‑1所示。一个角色在被创建出来之后既可以被启动也可以被终止。一旦被启动,角色即已准备就绪,随时可以接收/处理消息。当角色处于活动状态时,则不是在处理消息就是在等待新消息到达。而一旦停止之后,角色就不会再接收任何消息了。就角色的整体生命周期而言,其用于等待和处理消息的耗时比取决于它们所处的应用程序的动态特性。

 

图 8‑1 角色对可变状态进行了隔离,不同角色之间通过传递不可变消息来进行通信

如果角色在程序的设计中起到了举足轻重的作用,那么我们就会期望在程序执行过程中创建足够多可供使用的角色。然而线程是有限的资源,所以我们不能把角色与线程一对一地捆绑在一起。为了避免资源不足的问题,支持角色的类库通常都会将角色与线程解耦。角色与线程之间的关系好比公司食堂和公司雇员。例如,Bob在其公司食堂里是没有专门的座位的(如果他想要这种待遇的话恐怕得另找一份工作了),所以每次他去食堂吃饭都是随便找一个没人占的座位就行了。与此相类似地,当收到一个待处理的消息或待运行的任务时,角色就可以分配到一个可用的线程来执行任务。一个好的角色在不执行任务时是不会占住线程不放的,因为只有这样才能够让更多不同状态下的角色处于活动状态,并将有限的可用线程资源充分地利用起来。虽然在任意时刻都可能有多个角色处于活动状态,但在任何情况下一个角色中只有一个线程是活动的。这样既保证了多个角色之间的并发性,同时又消除了单个角色之内的竞争。

时间: 2024-11-01 03:28:26

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基于角色的并发模型降低了隔离可变性编程的难度,但该模型在适用场景上还是存在一些限制. 由于角色是通过消息来进行彼此间通信的,所以在那些没有强制不可变性的语言中,我们就必须人工来保证消息都是不可变的.传递可变消息将导致线程安全问题并最终使整个应用陷入共享可变性的险境当中,所以当手头的辅助工具还没有发展到可以帮助我们自动查验消息的不可变性之前,保证消息不可变性的重担暂时还是得由我们程序员来肩负. 角色都是各自异步运行的,彼此之前可以通过传递消息来进行协作.但某些角色的意外失败有可能导致其他角色饿死-

讨喜的隔离可变性-前言

曾有个的医嘱是这样说的:"如果它伤到了你,那就别再用它了".在并发编程领域,共享可变性就是那个"它". 虽然JDK的线程API使我们可以非常容易地创建线程,但如何防止线程冲突和逻辑混乱却又成了大问题.STM虽然可以解决部分问题,但是在一些类似Java这样的语言中,我们仍不得不非常小心谨慎地避免非托管可变变量和事务逻辑中产生某些副作用.而令人惊讶的是,当共享可变性消失的时候,所有那些令人纠结的问题也都随之消失了. 事实证明,在相同数据集上起多个线程互相冲突地执行是行不

讨喜的隔离可变性(一)用角色实现隔离可变性

Java将OOP变成了可变性驱动(mutability-driven)的开发模式[1],而函数式编程则着重强调不可变性,而这两种极端的方式其实都是有问题的.如果每样事物都是可变的,那么我们就需要妥善处理可见性和竞争条件.而在一个真实的应用程序中,也并非所有事物都是不可变的.即使是纯函数式语言也提供了代码限制区,在该区域内允许出现带副作用的逻辑以及按顺序执行这些逻辑的方法.但无论我们倾向于哪种编程模型,避免共享可变性都是毋庸置疑的. 共享可变性--并发问题的根源所在--是指多个线程可以同时更改相同

讨喜的隔离可变性(六)多角色协作

在使用基于角色的编程模型时,只有当多个角色互相协作.同心协力解决问题时,我们才能真正从中获益并感受到其中的乐趣.为了更好地利用并发的威力,我们通常需要把问题拆分成若干个子问题.不同的角色可以负责不同的子问题,而我们则需要对角色之间的通信进行协调.下面我们将通过重写计算目录大小的例子来学习如何在进行多角色协作. 在4.2节中,我们写了一个计算给定目录下所有文件大小的程序.在那个例子中,我们启动了100个线程,每个线程都负责扫描不同的子目录,并在最后异步地将所有计算结果累加在一起.而本节中我们将看到

讨喜的隔离可变性(五)同时使用多个角色

声明:本文是<Java虚拟机并发编程>的第五章,感谢华章出版社授权并发编程网站发布此文,禁止以任何形式转载此文. 在使用基于角色的编程模型时,只有当多个角色互相协作.同心协力解决问题时,我们才能真正从中获益并感受到其中的乐趣.为了更好地利用并发的威力,我们通常需要把问题拆分成若干个子问题.不同的角色可以负责不同的子问题,而我们则需要对角色之间的通信进行协调.下面我们将通过重写计算目录大小的例子来学习如何在进行多角色协作. 在4.2节中,我们写了一个计算给定目录下所有文件大小的程序.在那个例子中

讨喜的隔离可变性(七)使用类型化角色

到目前为止我们所接触过的角色都是可以接收消息的,而消息的类型也是五花八门,如String.元组.case类/自定义消息等.然而发送消息的行为在感觉上与我们日常编程工作中所使用的常规函数调用还是有很大区别的,为了弥合二者之间的鸿沟,类型化角色(Typed Actor)就应运而生了.这种类型的角色可以将发送消息的动作在形式上伪装成常规的函数调用,而将消息传输动作隐藏在后台执行.我们可以将类型化角色想像成为一个活动的对象,该对象运行在一个属于自己的轻量消息驱动的线程里面,并且还带有一个用于将正常的函数

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讨喜的隔离可变性(十一)调和类型化角色

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