摘要：是所有由系統(tǒng)創(chuàng)建的頂級(jí)的監(jiān)管者，如日志監(jiān)聽器，或由配置指定在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)部署的。所有其他被上升到根監(jiān)管者，然后整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉。監(jiān)管容錯(cuò)示例本示例主要演示在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，它的監(jiān)管者會(huì)根據(jù)相應(yīng)的監(jiān)管策略進(jìn)行不同的處理。

Akka作為一種成熟的生產(chǎn)環(huán)境并發(fā)解決方案，必須擁有一套完善的錯(cuò)誤異常處理機(jī)制，本文主要講講Akka中的監(jiān)管和容錯(cuò)。

看過(guò)我上篇文章的同學(xué)應(yīng)該對(duì)Actor系統(tǒng)的工作流程有了一定的了解Akka系列（二）：Akka中的Actor系統(tǒng)，它的很重要的概念就是分而治之，既然我們把任務(wù)分配給Actor去執(zhí)行，那么我們必須去監(jiān)管相應(yīng)的Actor，當(dāng)Actor出現(xiàn)了失敗，比如系統(tǒng)環(huán)境錯(cuò)誤，各種異常，能根據(jù)我們制定的相應(yīng)監(jiān)管策略進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)，就是后面我們會(huì)說(shuō)到的容錯(cuò)。

既然有監(jiān)管這一事件，那必然存在著監(jiān)管者這么一個(gè)角色，那么在ActorSystem中是如何確定這種角色的呢？

我們先來(lái)看下ActorSystem中的頂級(jí)監(jiān)管者：

一個(gè)actor系統(tǒng)在其創(chuàng)建過(guò)程中至少要啟動(dòng)三個(gè)actor，如上圖所示，下面來(lái)說(shuō)說(shuō)這三個(gè)Actor的功能：

顧名思義，它是一個(gè)老大，它監(jiān)管著ActorSystem中所有的頂級(jí)Actor，頂級(jí)Actor有以下幾種：

/user： 是所有由用戶創(chuàng)建的頂級(jí)actor的監(jiān)管者；用ActorSystem.actorOf創(chuàng)建的actor在其下。

/system： 是所有由系統(tǒng)創(chuàng)建的頂級(jí)actor的監(jiān)管者，如日志監(jiān)聽器，或由配置指定在actor系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)部署的actor。

/deadLetters： 是死信actor，所有發(fā)往已經(jīng)終止或不存在的actor的消息會(huì)被重定向到這里。

/temp：是所有系統(tǒng)創(chuàng)建的短時(shí)actor的監(jiān)管者，例如那些在ActorRef.ask的實(shí)現(xiàn)中用到的actor。

/remote： 是一個(gè)人造虛擬路徑，用來(lái)存放所有其監(jiān)管者是遠(yuǎn)程actor引用的actor。

跟我們平常打交道最多的就是/user，它是我們?cè)诔绦蛑杏肁ctorSystem.actorOf創(chuàng)建的actor的監(jiān)管者，下面的容錯(cuò)我們重點(diǎn)關(guān)心的就是它下面的失敗處理，其他幾種頂級(jí)Actor具體功能定義已經(jīng)給出，有興趣的也可以去了解一下。

根監(jiān)管者監(jiān)管著所有頂級(jí)Actor，對(duì)它們的各種失敗情況進(jìn)行處理，一般來(lái)說(shuō)如果錯(cuò)誤要上升到根監(jiān)管者，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)停止。

上面已經(jīng)講過(guò)/user是所有由用戶創(chuàng)建的頂級(jí)actor的監(jiān)管者，即用ActorSystem.actorOf創(chuàng)建的actor，我們可以自己制定相應(yīng)的監(jiān)管策略，但由于它是actor系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生的，所以我們需要在相應(yīng)的配置文件里配置，具體的配置可以參考這里Akka配置

/system所有由系統(tǒng)創(chuàng)建的頂級(jí)actor的監(jiān)管者,比如Akka中的日志監(jiān)聽器，因?yàn)樵贏kka中日志本身也是用Actor實(shí)現(xiàn)的，/system的監(jiān)管策略如下：對(duì)收到的除ActorInitializationException和ActorKilledException之外的所有Exception無(wú)限地執(zhí)行重啟，當(dāng)然這也會(huì)終止其所有子actor。所有其他Throwable被上升到根監(jiān)管者，然后整個(gè)actor系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉。

用戶創(chuàng)建的普通actor的監(jiān)管：

上一篇文章介紹了Actor系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，它是一種樹形結(jié)構(gòu)，其實(shí)這種結(jié)構(gòu)對(duì)actor的監(jiān)管是非常有利的，Akka實(shí)現(xiàn)的是一種叫“父監(jiān)管”的形式，每一個(gè)被創(chuàng)建的actor都由其父親所監(jiān)管，這種限制使得actor的監(jiān)管結(jié)構(gòu)隱式符合其樹形結(jié)構(gòu)，所以我們可以得出一個(gè)結(jié)論：

一個(gè)被創(chuàng)建的Actor肯定是一個(gè)被監(jiān)管者，也可能是一個(gè)監(jiān)管者，它監(jiān)管著它的子級(jí)Actor

上面我們對(duì)ActorSystem中的監(jiān)管角色有了一定的了解，那么到底是如何制定相應(yīng)的監(jiān)管策略呢？Akka中有以下4種策略：

恢復(fù)下屬，保持下屬當(dāng)前積累的內(nèi)部狀態(tài)

重啟下屬，清除下屬的內(nèi)部狀態(tài)

永久地停止下屬

升級(jí)失?。ㄑ乇O(jiān)管樹向上傳遞失?。纱耸∽约?/p>

這其實(shí)很好理解，下面是一個(gè)簡(jiǎn)單例子：

 override val supervisorStrategy =
    OneForOneStrategy(maxNrOfRetries = 10, withinTimeRange = 1 minute) {
      case _: ArithmeticException => Resume  //恢復(fù)
      case _: NullPointerException => Restart //重啟
      case _: IllegalArgumentException => Stop //停止
      case _: Exception => Escalate  //向上級(jí)傳遞
    }

我們可以根據(jù)異常的不同使用不同監(jiān)管策略，在后面我會(huì)具體給出一個(gè)示例程序幫助大家理解。我們?cè)趯?shí)現(xiàn)自己的策略時(shí)，需要復(fù)寫Actor中的supervisorStrategy，因?yàn)锳ctor的默認(rèn)監(jiān)管策略如下：

  final val defaultDecider: Decider = {
    case _: ActorInitializationException ? Stop
    case _: ActorKilledException         ? Stop
    case _: DeathPactException           ? Stop
    case _: Exception                    ? Restart
  }

它對(duì)除了它指定的異常進(jìn)行停止，其他異常都是對(duì)下屬進(jìn)行重啟。

Akka中有兩種類型的監(jiān)管策略：OneForOneStrategy和AllForOneStrategy，它們的主要區(qū)別在于：

OneForOneStrategy： 該策略只會(huì)應(yīng)用到發(fā)生故障的子actor上。

AllForOneStrategy： 該策略會(huì)應(yīng)用到所有的子actor上。

我們一般都使用OneForOneStrategy來(lái)進(jìn)行制定相關(guān)監(jiān)管策略，當(dāng)然你也可以根據(jù)具體需求選擇合適的策略。另外我們可以給我們的策略配置相應(yīng)參數(shù)，比如上面maxNrOfRetries，withinTimeRange等，這里的含義是每分鐘最多進(jìn)行10次重啟，若超出這個(gè)界限相應(yīng)的Actor將會(huì)被停止，當(dāng)然你也可以使用策略的默認(rèn)配置，具體配置信息可以參考源碼。

本示例主要演示Actor在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，它的監(jiān)管者會(huì)根據(jù)相應(yīng)的監(jiān)管策略進(jìn)行不同的處理。源碼鏈接

因?yàn)檫@個(gè)例子比較簡(jiǎn)單，這里我直接貼上相應(yīng)代碼，后面根據(jù)具體的測(cè)試用例來(lái)解釋各種監(jiān)管策略所進(jìn)行的響應(yīng)：

class Supervisor extends Actor {
  //監(jiān)管下屬，根據(jù)下屬拋出的異常進(jìn)行相應(yīng)的處理
  override val supervisorStrategy =
    OneForOneStrategy(maxNrOfRetries = 10, withinTimeRange = 1 minute) {
      case _: ArithmeticException => Resume
      case _: NullPointerException => Restart
      case _: IllegalArgumentException => Stop
      case _: Exception => Escalate
    }
  var childIndex = 0 //用于標(biāo)示下屬Actor的序號(hào)

  def receive = {
    case p: Props =>
      childIndex += 1
      //返回一個(gè)Child Actor的引用，所以Supervisor Actor是Child Actor的監(jiān)管者
      sender() ! context.actorOf(p,s"child${childIndex}")
  }
}

class Child extends Actor {
  val log = Logging(context.system, this)
  var state = 0
  def receive = {
    case ex: Exception => throw ex //拋出相應(yīng)的異常
    case x: Int => state = x //改變自身狀態(tài)
    case s: Command if s.content == "get" =>
      log.info(s"the ${s.self} state is ${state}")
      sender() ! state //返回自身狀態(tài)
  }
}

case class Command(  //相應(yīng)命令
    content: String,
    self: String
)

現(xiàn)在我們來(lái)看看具體的測(cè)試用例：
首先我們先構(gòu)建一個(gè)測(cè)試環(huán)境：

class GuardianSpec(_system: ActorSystem)
    extends TestKit(_system)
    with WordSpecLike
    with Matchers
    with ImplicitSender {

  def this() = this(ActorSystem("GuardianSpec"))

  "A supervisor" must {

    "apply the chosen strategy for its child" in {
        code here...
        val supervisor = system.actorOf(Props[Supervisor], "supervisor") //創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)管者
        supervisor ! Props[Child]
        val child = expectMsgType[ActorRef] // 從 TestKit 的 testActor 中獲取回應(yīng)
    } 
  }
}

1.TestOne：正常運(yùn)行

child ! 50 // 將狀態(tài)設(shè)為 50
child ! Command("get",child.path.name)
expectMsg(50)

正常運(yùn)行，測(cè)試通過(guò)。

2.TestTwo：拋出ArithmeticException

child ! new ArithmeticException // crash it
child ! Command("get",child.path.name)
expectMsg(50)     

大家猜這時(shí)候測(cè)試會(huì)通過(guò)嗎？答案是通過(guò)，原因是根據(jù)我們制定的監(jiān)管策略，監(jiān)管者在面對(duì)子級(jí)Actor拋出ArithmeticException異常時(shí)，它會(huì)去恢復(fù)相應(yīng)出異常的Actor，并保持該Actor的狀態(tài)，所以此時(shí)Actor的狀態(tài)值還是50，測(cè)試通過(guò)。

3.TestThree：拋出NullPointerException

child ! new NullPointerException // crash it harder
child ! "get"
expectMsg(50)   

這種情況下測(cè)試還會(huì)通過(guò)嗎？答案是不通過(guò)，原因是根據(jù)我們制定的監(jiān)管策略，監(jiān)管者在面對(duì)子級(jí)Actor拋出NullPointerException異常時(shí)，它會(huì)去重啟相應(yīng)出異常的Actor，其狀態(tài)會(huì)被清除，所以此時(shí)Actor的狀態(tài)值應(yīng)該是0，測(cè)試不通過(guò)。

4.TestFour：拋出IllegalArgumentException

supervisor ! Props[Child] // create new child
val child2 = expectMsgType[ActorRef]
child2 ! 100 // 將狀態(tài)設(shè)為 100
watch(child) // have testActor watch “child”
child ! new IllegalArgumentException // break it
expectMsgPF() {
  case Terminated(`child`) => (println("the child stop"))
}
child2 ! Command("get",child2.path.name)
expectMsg(100)   

這里首先我們又創(chuàng)建了一個(gè)Child Actor為child2，并將它的狀態(tài)置為100，這里我們監(jiān)控前面創(chuàng)建的child1，然后給其發(fā)送一個(gè)IllegalArgumentException的消息，讓其拋出該異常，測(cè)試結(jié)果:

the child stop
測(cè)試通過(guò)

從結(jié)果中我們可以看出，child在拋出IllegalArgumentException后，會(huì)被其監(jiān)管著停止，但監(jiān)管者下的其他Actor還是正常工作。

5.TestFive：拋出一個(gè)自定義異常

 watch(child2)
 child2 ! Command("get",child2.path.name) // verify it is alive
 expectMsg(100)
 supervisor ! Props[Child] // create new child
 val child3 = expectMsgType[ActorRef]
 child2 ! new Exception("CRASH") // escalate failure
 expectMsgPF() {
    case t @ Terminated(`child2`) if t.existenceConfirmed => (
       println("the child2 stop")
    )
}
child3 ! Command("get",child3.path.name)
expectMsg(0)  

這里首先我們又創(chuàng)建了一個(gè)Child Actor為child3,這里我們監(jiān)控前面創(chuàng)建的child2,然后給其發(fā)送一個(gè)Exception("CRASH")的消息，讓其拋出該異常,測(cè)試結(jié)果:

the child2 stop
測(cè)試不通過(guò)

很多人可能會(huì)疑惑為什么TestFour可以通過(guò)，這里就通不過(guò)不了呢？因?yàn)檫@里錯(cuò)誤Actor拋出的異常其監(jiān)管者無(wú)法處理，只能將失敗上溯傳遞，而頂級(jí)actor的缺省策略是對(duì)所有的Exception情況（ActorInitializationException和ActorKilledException例外）進(jìn)行重啟. 由于缺省的重啟指令會(huì)停止所有的子actor，所以我們這里的child3也會(huì)被停止。導(dǎo)致測(cè)試不通過(guò)。當(dāng)然這里你也可以復(fù)寫默認(rèn)的重啟方法，比如：

override def preRestart(cause: Throwable, msg: Option[Any]) {}

這樣重啟相應(yīng)Actor時(shí)就不會(huì)停止其子級(jí)下的所有Actor了。

本文主要介紹了Actor系統(tǒng)中的監(jiān)管和容錯(cuò)，這一部分內(nèi)容在Akka中也是很重要的，它與Actor的樹形組織結(jié)構(gòu)巧妙結(jié)合，本文大量參考了Akka官方文檔的相應(yīng)章節(jié)，有興趣的同學(xué)可以點(diǎn)擊這里Akka docs。也可以下載我的示例程序，里面包含了一個(gè)官方的提供的容錯(cuò)示例。