《Java高并发程序设计》学习 --7.10 多个Actor同时修改数据：Agent

在Actor的编程模型中，Actor之间主要通过消息进行信息传递。因此，很少发生多个Actor需要访问一个共享变量的情况。但在实际开发中，这种情况很难完全避免。如果多个Actor需要对同一个共享变量进行读写时，如何保证线程安全呢？

在Akka中，使用一种叫做Agent的组件来实现这个功能。一个Agent提供了对一个变量的异步更新。当一个Actor希望改变Agent的值时，它会向这个Agent下发一个动作（action）。当多个Actor同时改变Agent时，这些action将会在ExecutionContext中被并发调度执行。在任何时刻，一个Agent最多只能执行一个action，对于某一个线程来说，它执行action的顺序与它的发生顺序一致，但对于不同线程来说，这些action可能会交织在一起。

Agent的修改可以使用两个方法send()或者alter()。它们都可以向Agent发送一个修改动作。但是send()方法没有返回值，而alter()方法会返回一个Future对象便于跟踪Agent的执行。

下面模拟一个场景：有10个Actor，它们一起对一个Agent执行累加操作，每个agent累加10000次，如果没有意外，那么agent最终的值将是100000，如果Actor间的调度出现问题，那么这个值可能小于100000。

public class CounterActor extends UntypedActor {Mapper<Integer, Integer> addMapper = new Mapper<Integer, Integer>() {public Integer apply(Integer i) {return i + 1;};};@Overridepublic void onReceive(Object msg) throws Exception {if(msg instanceof Integer) {for(int i=0; i<10000; i++) {Future<Integer> f = AgentDemo.counterAgent.alter(addMapper);AgentDemo.futures.add(f);}getContext().stop(getSelf());} else unhandled(msg);}}

上述代码定义了一个累加的Actor：CounterActor，且定义了累计动作 action addMapper。它的作用是对Agent的值进行修改。

CounterActor的消息处理函数onReceive()中，对全局counterAgent进行累加操作，alter()指定了累加动作addMapper。由于我们希望在将来知道累加行为是否完成，因此在这里将返回Future对象进行收集。完成任务后，Actor自行退出。

程序的主函数如下：

public class AgentDemo {public static Agent<Integer> counterAgent = Agent.create(0, ExecutionContexts.global());static ConcurrentLinkedDeque<Future<Integer>> futures = new ConcurrentLinkedDeque<Future<Integer>>();public static void main(String[] args) {final ActorSystem system = ActorSystem.create("agentdemo", ConfigFactory.load("samplehello.conf"));ActorRef[] counter = new ActorRef[10];for(int i=0; i<counter.length; i++) {counter[i] = system.actorOf(Props.create(CounterActor.class),"counter_" + i);}final Inbox inbox = Inbox.create(system);for(int i=0; i<counter.length; i++) {inbox.send(counter[i], 1);inbox.watch(counter[i]);}int closeCount = 0;                //等待所有Actor全部结束while(true) {Object msg = inbox.receive(Duration.create(1, TimeUnit.SECONDS));if(msg instanceof Terminated) {closeCount++;if(closeCount == counter.length) {break;}} else {System.out.println(msg);}}//等待所有的累加线程完成，因为他们都是异步的Futures.sequence(futures, system.dispatcher()).onComplete(new OnComplete<Iterable<Integer>>() {@Overridepublic void onComplete(Throwable arg0,Iterable<Integer> arg1) throws Throwable {System.out.println("counterAgent=" + counterAgent.get());system.shutdown();}}, system.dispatcher());}}

上述代码中，创建了10个CounterActor对象。使用Inbox与CounterActor进行通信。第14行的消息将触发CounterActor进行累加操作。第20~30行系统将等待所有10个CounterActor运行结束。执行完成后，我们便已经收集了所有的Future。在第32行，将所有的Future进行串行组合（使用sequence()方法），构造了一个整体的Future，并为它创建onComplete()回调函数。在所有的Agent操作执行完成后，onComplete()方法就会被调用（第35行）。在这个例子中，简单地输出最终的counterAgent值，并关闭系统。

执行上述程序，得到结果：

counterAgent=100000