[TOC] # Scala实战 ## 1、课程目标 ### 1.1、目标：熟练使用Scala编写程序  ## 2、项目概述 ### 2.1、需求 > 目前大多数的分布式架构底层通信都是通过RPC实现的，RPC框架非常多，比如前我们学过的Hadoop项目的RPC通信框架，但是Hadoop在设计之初就是为了运行长达数小时的批量而设计的，在某些极端的情况下，任务提交的延迟很高，所有Hadoop的RPC显得有些笨重。 > Spark 的RPC是通过Akka类库实现的，Akka用Scala语言开发，基于Actor并发模型实现，Akka具有高可靠、高性能、可扩展等特点，使用Akka可以轻松实现分布式RPC功能。 ### 2.2、Akka简介 > Akka基于Actor模型，提供了一个用于构建可扩展的（Scalable）、弹性的（Resilient）、快速响应的（Responsive）应用程序的平台。 > Actor模型：在计算机科学领域，Actor模型是一个并行计算（Concurrent Computation）模型，它把actor作为并行计算的基本元素来对待：为响应一个接收到的消息，一个actor能够自己做出一些决策，如创建更多的actor，或发送更多的消息，或者确定如何去响应接收到的下一个消息。  > Actor是Akka中最核心的概念，它是一个封装了状态和行为的对象，Actor之间可以通过交换消息的方式进行通信，每个Actor都有自己的收件箱（Mailbox）。通过Actor能够简化锁及线程管理，可以非常容易地开发出正确地并发程序和并行系统，Actor具有如下特性： 1. 提供了一种高级抽象，能够简化在并发（Concurrency）/并行（Parallelism）应用场景下的编程开发 2. 提供了异步非阻塞的、高性能的事件驱动编程模型 3. 超级轻量级事件处理（每GB堆内存几百万Actor） ## 3、项目实现 ### 3.1、架构图  ### 3.2、重要类介绍 #### 3.2.1、ActorSystem > 在Akka中，ActorSystem是一个重量级的结构，他需要分配多个线程，所以在实际应用中，ActorSystem通常是一个单例对象，我们可以使用这个ActorSystem创建很多Actor。 #### 3.2.2、Actor > 在Akka中，Actor负责通信，在Actor中有一些重要的生命周期方法。 1. preStart()方法：该方法在Actor对象构造方法执行后执行，整个Actor生命周期中仅执行一次。 2. receive()方法：该方法在Actor的preStart方法执行完成后执行，用于接收消息，会被反复执行。 ### 3.3、Master类 ~~~ package cn.itcast.spark import scala.concurrent.duration._ import akka.actor.{Props, ActorSystem, Actor} import akka.actor.Actor.Receive import com.typesafe.config.ConfigFactory import scala.collection.mutable /** * Master为整个集群中的主节点 * Master继承了Actor */ class Master extends Actor{ //保存WorkerID和Work信息的map val idToWorker = new mutable.HashMap[String, WorkerInfo] //保存所有Worker信息的Set val workers = new mutable.HashSet[WorkerInfo] //Worker超时时间 val WORKER_TIMEOUT = 10 * 1000 //重新receive方法 //导入隐式转换，用于启动定时器 import context.dispatcher //构造方法执行完执行一次 override def preStart(): Unit = { //启动定时器，定时执行 context.system.scheduler.schedule(0 millis, WORKER_TIMEOUT millis, self, CheckOfTimeOutWorker) } //该方法会被反复执行，用于接收消息，通过case class模式匹配接收消息 override def receive: Receive = { //Worker向Master发送的注册消息 case RegisterWorker(id, workerHost, memory, cores) => { if(!idToWorker.contains(id)) { val worker = new WorkerInfo(id, workerHost, memory, cores) workers.add(worker) idToWorker(id) = worker sender ! RegisteredWorker("192.168.10.1") } } //Worker向Master发送的心跳消息 case HeartBeat(workerId) => { val workerInfo = idToWorker(workerId) workerInfo.lastHeartbeat = System.currentTimeMillis() } //Master自己向自己发送的定期检查超时Worker的消息 case CheckOfTimeOutWorker => { val currentTime = System.currentTimeMillis() val toRemove = workers.filter(w => currentTime - w.lastHeartbeat > WORKER_TIMEOUT).toArray for(worker <- toRemove){ workers -= worker idToWorker.remove(worker.id) } println("worker size: " + workers.size) } } } object Master { //程序执行入口 def main(args: Array[String]) { val host = "192.168.10.1" val port = 8888 //创建ActorSystem的必要参数 val configStr = s""" |akka.actor.provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider" |akka.remote.netty.tcp.hostname = "$host" |akka.remote.netty.tcp.port = "$port" """.stripMargin val config = ConfigFactory.parseString(configStr) //ActorSystem是单例的，用来创建Actor val actorSystem = ActorSystem.create("MasterActorSystem", config) //启动Actor，Master会被实例化，生命周期方法会被调用 actorSystem.actorOf(Props[Master], "Master") } } ~~~ ### 3.4、Worker类 ~~~ package cn.itcast.spark import java.util.UUID import scala.concurrent.duration._ import akka.actor.{ActorSelection, Props, ActorSystem, Actor} import akka.actor.Actor.Receive import com.typesafe.config.ConfigFactory /** * Worker为整个集群的从节点 * Worker继承了Actor */ class Worker extends Actor{ //Worker端持有Master端的引用（代理对象） var master: ActorSelection = null //生成一个UUID，作为Worker的标识 val id = UUID.randomUUID().toString //构造方法执行完执行一次 override def preStart(): Unit = { //Worker向MasterActorSystem发送建立连接请求 master = context.system.actorSelection("akka.tcp://MasterActorSystem@192.168.10.1:8888/user/Master") //Worker向Master发送注册消息 master ! RegisterWorker(id, "192.168.10.1", 10240, 8) } //该方法会被反复执行，用于接收消息，通过case class模式匹配接收消息 override def receive: Receive = { //Master向Worker的反馈信息 case RegisteredWorker(masterUrl) => { import context.dispatcher //启动定时任务，向Master发送心跳 context.system.scheduler.schedule(0 millis, 5000 millis, self, SendHeartBeat) } case SendHeartBeat => { println("worker send heartbeat") master ! HeartBeat(id) } } } object Worker { def main(args: Array[String]) { val clientPort = 2552 //创建WorkerActorSystem的必要参数 val configStr = s""" |akka.actor.provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider" |akka.remote.netty.tcp.port = $clientPort """.stripMargin val config = ConfigFactory.parseString(configStr) val actorSystem = ActorSystem("WorkerActorSystem", config) //启动Actor，Master会被实例化，生命周期方法会被调用 actorSystem.actorOf(Props[Worker], "Worker") } } ~~~