Akka в действии (5000,00 руб.)

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

УДК 004.424 ББК 32.972 Р43 Р43 Раймонд Рестенбург, Роб Баккер, Роб Уильямс Akka в действии / пер. с англ. А. Н. Киселев – М.: ДМК Пресс, 2018. – 522 с.: ил. ISBN 978-5-97060-642-1 В книге рассказывается о фреймворке Akka и описываются его наиболее важные модули. Большое внимание уделено модели программирования с акторами и модулям поддержки акторов, часто используемых при создании конкурентных и распределенных приложений. Продемонстрированы подходы к разработке через тестирование и приемы развертывания и масштабирования отказоустойчивых систем. Во всех примерах книги используется язык программирования Scala. Издание адресовано разработчикам на Java и Scala, желающим научиться создавать приложения с использованием фреймворка Akka. УДК 004.424 ББК 32.972 Original English language edition published by Manning Publications. Copyright © 2017 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена by Manning Publications. Russian language edition copyright © 2018 by DMK Press. All rights reserved. в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-1-61729-101-2 (англ.) ISBN 978-5-97060-642-1 (рус.) Copyright © 2017 by Manning Publications Co. © Оформление, перевод на русский язык, издание, ДМК Пресс, 2018

Стр.5

Оглавление Предисловие .....................................................................................................11 Благодарности ..................................................................................................12 О книге ...............................................................................................................13 Кому адресована эта книга ............................................................................ 13 Содержание книги .......................................................................................... 13 Соглашения об оформлении программного кода ........................................ 15 Требования к программному обеспечению ................................................. 15 Автор в сети..................................................................................................... 15 Об авторах ....................................................................................................... 16 Об иллюстрации на обложке .......................................................................... 16 Глава 1. Введение в Akka ................................................................................18 1.1. Что такое Akka? ......................................................................................... 22 1.2. Акторы: краткий обзор ............................................................................ 22 1.3. Два подхода к масштабированию: подготовка примера ...................... 24 1.4. Традиционное масштабирование ........................................................... 26 1.4.1. Традиционный подход к масштабированию и хранению: переместить все в базу данных .................................................................. 26 1.4.2. Традиционное масштабирование и интерактивная работа: опрос........ 29 1.4.3. Традиционное масштабирование и интерактивная работа: обработка ошибок ....................................................................................... 31 1.5. Масштабирование с Akka ......................................................................... 32 1.5.1. Подход к масштабированию и хранению с Akka: отправка и прием сообщений ................................................................................................... 33 1.5.2. Масштабирование с Akka и интерактивная работа: отправка сообщений ................................................................................................... 36 1.5.3. Масштабирование с Akka и отказы: асинхронное разделение ............... 37 1.5.4. Подход Akka: отправка и получение сообщений ..................................... 37 1.6. Акторы: универсальная модель программирования ............................ 39 1.6.1. Модель асинхронного выполнения ........................................................... 40 1.6.2. Операции с акторами ................................................................................. 41 1.7. Акторы Akka .............................................................................................. 44 1.7.1 ActorSystem .................................................................................................. 45 1.7.2. ActorRef, почтовый ящик и актор .............................................................. 47 1.7.3. Диспетчеры ................................................................................................. 47 1.7.4. Акторы и сеть .............................................................................................. 49 1.8. В заключение ............................................................................................ 49 Глава 2. Подготовка и запуск .........................................................................51 2.1. Клонирование, сборка и интерфейс тестирования ............................... 52

Стр.6

6  Оглавление 2.1.1. Сборка с помощью sbt ................................................................................ 53 2.1.2. Забегая вперед: REST-сервер GoTicks.com ................................................ 54 2.2. Исследование акторов в приложении ..................................................... 59 2.2.1. Структура приложения .............................................................................. 59 2.2.2. Актор, осуществляющий продажу: TicketSeller ........................................ 64 2.2.3. Актор BoxOffice .......................................................................................... 65 2.2.4. Актор RestApi .............................................................................................. 67 2.3. Вперед, в облако ....................................................................................... 70 2.3.1. Создание приложения в облаке Heroku .................................................... 71 2.3.2. Развертывание и запуск в Heroku ............................................................. 72 2.4. В заключение ............................................................................................ 73 Глава 3. Разработка с акторами через тестирование .................................75 3.1. Тестирование акторов .............................................................................. 76 3.2. Односторонние взаимодействия ............................................................ 78 3.2.1. Примеры SilentActor .................................................................................. 79 3.2.2. Пример SendingActor ................................................................................. 84 3.2.3. Пример SideEffectingActor ......................................................................... 89 3.3. Двусторонние взаимодействия ............................................................... 92 3.4. В заключение ............................................................................................ 93 Глава 4. Отказоустойчивость ..........................................................................95 4.1. Что такое отказоустойчивость ................................................................. 95 4.1.1. Простые объекты и исключения ............................................................... 98 4.1.2. И пусть падает .......................................................................................... 103 4.2. Жизненный цикл актора ....................................................................... 107 4.2.1. Событие start ............................................................................................ 107 4.2.2. Событие stop ............................................................................................. 108 4.2.3. Событие restart ......................................................................................... 109 4.2.4. Объединяем фрагменты жизненного цикла вместе .............................. 111 4.2.5. Мониторинг жизненного цикла .............................................................. 113 4.3. Супервизор ............................................................................................. 114 4.3.1. Иерархия супервизора ............................................................................. 114 4.3.2. Предопределенные стратегии ................................................................. 117 4.3.3. Собственные стратегии ............................................................................ 118 4.4. В заключение .......................................................................................... 124 Глава 5. Объекты Future ................................................................................125 5.1. Примеры использования объектов Future ........................................... 126 5.2. Объекты Future не блокируют выполнение потока ............................. 131 5.2.1. Объекты Promise – это обещания ............................................................ 135 5.3. Обработка ошибок в объектах Future ................................................... 138 5.4. Комбинирование объектов Future ........................................................ 143 5.5. Объединение объектов Future с акторами ........................................... 152

Стр.7

Оглавление  7 5.6. В заключение .......................................................................................... 153 Глава 6. Первое распределенное приложение .........................................155 6.1. Горизонтальное масштабирование ...................................................... 156 6.1.1. Общая терминология ............................................................................... 156 6.1.2. Причины использования модели распределенного программирования ................................................................................... 158 6.2. Горизонтальное масштабирование и удаленные взаимодействия .... 159 6.2.1. Реорганизация приложения GoTicks.com ............................................... 161 6.2.2. Удаленные взаимодействия в REPL ........................................................ 161 6.2.3. Удаленный поиск ...................................................................................... 167 6.2.4. Удаленное развертывание ....................................................................... 175 6.2.5. Тестирование с multi-JVM ........................................................................ 180 6.3. В заключение .......................................................................................... 186 Глава 7. Настройка, журналирование и развертывание ..........................188 7.1. Настройка ................................................................................................ 188 7.1.1. Попытка настройки Akka ......................................................................... 189 7.1.2. Использование значений по умолчанию ................................................ 192 7.1.3. Настройка Akka ......................................................................................... 195 7.1.4. Настройка для нескольких систем ........................................................... 196 7.2. Журналирование .................................................................................... 199 7.2.1. Журналирование в приложении Akka ..................................................... 199 7.2.2. Использование журналирования ............................................................ 201 7.2.3. Управление журналированием из Akka .................................................. 202 7.3. Развертывание приложений на основе акторов .................................. 204 7.4. В заключение .......................................................................................... 208 Глава 8. Шаблоны структуризации акторов ...............................................210 8.1. Конвейеры и фильтры ........................................................................... 211 8.1.1. Шаблон: конвейеры и фильтры ............................................................... 211 8.1.2. Конвейеры и фильтры в Akka .................................................................. 212 8.2. Параллельная обработка дроблением с последующим объединением результатов .................................................................... 216 8.2.1. Область применения ................................................................................ 216 8.2.2. Распараллеливание задач в Akka ............................................................ 218 8.2.3. Реализация компонента дробления с использованием списка получателей ............................................................................................... 219 8.2.4. Реализация компонента объединения с использованием агрегатора .................................................................................................. 221 8.2.5. Объединение компонентов в реализацию шаблона параллельной обработки дроблением ............................................................................. 227 8.3. Маршрутизация ...................................................................................... 229 8.4. В заключение .......................................................................................... 234

Стр.8

8  Оглавление Глава 9. Маршрутизация сообщений ..........................................................236 9.1. Шаблон «Маршрутизатор» ..................................................................... 237 9.2. Балансировка нагрузки с помощью маршрутизаторов Akka .............. 238 9.2.1. Маршрутизатор с пулом .......................................................................... 242 9.2.2. Маршрутизатор с группой ....................................................................... 250 9.2.3. Маршрутизатор ConsistentHashing ......................................................... 257 9.3. Реализация шаблона маршрутизатора с применением акторов ........ 262 9.3.1. Маршрутизация по содержимому ........................................................... 262 9.3.2. Маршрутизация на основе состояния ..................................................... 263 9.3.3. Реализации маршрутизаторов ................................................................ 265 9.4. В заключение .......................................................................................... 266 Глава 10. Каналы обмена сообщениями ....................................................268 10.1. Типы каналов ........................................................................................ 269 10.1.1. Точка-точка ............................................................................................. 269 10.1.2. Издатель/подписчик .............................................................................. 270 10.2. Специальные каналы ........................................................................... 280 10.2.1. DeadLetter ................................................................................................ 281 10.2.2. Гарантированная доставка .................................................................... 283 10.3. В заключение ........................................................................................ 289 Глава 11. Конечные автоматы и агенты .....................................................291 11.1. Использование конечного автомата ................................................... 292 11.1.1. Краткое введение в конечные автоматы .............................................. 292 11.1.2. Создание модели конечного автомата ................................................. 294 11.2. Реализация модели конечного автомата ............................................ 295 11.2.1. Реализация переходов ............................................................................ 296 11.2.2. Реализация действий при входе в состояния ....................................... 301 11.2.3. Таймеры в конечном автомате .............................................................. 305 11.2.4. Завершение конечного автомата .......................................................... 308 11.3. Реализация общего состояния с помощью агентов ........................... 309 11.3.1. Простой доступ к общим данным с помощью агентов ....................... 310 11.3.2. Ожидание изменения состояния........................................................... 312 11.4. В заключение ........................................................................................ 313 Глава 12. Интеграция с другими системами ..............................................315 12.1. Конечные точки сообщений ................................................................ 315 12.1.1. Нормализатор ......................................................................................... 317 12.1.2. Модель канонических данных ............................................................... 319 12.2. Реализация конечных точек с использованием Apache Camel ......... 322 12.2.1. Реализация конечной точки-потребителя для приема сообщений из внешней системы ................................................................................. 323 12.2.2. Реализация конечной точки-производителя для отправки сообщений во внешнюю систему ............................................................. 330

Стр.9

Оглавление  9 12.3. Реализация HTTP-интерфейса ............................................................ 335 12.3.1. Пример HTTP-интерфейса..................................................................... 336 12.3.2. Реализация конечной точки REST на основе akka-http ....................... 338 12.4. В заключение ........................................................................................ 344 Глава 13. Потоковые приложения ...............................................................346 13.1. Основы потоковой обработки ............................................................. 347 13.1.1. Копирование файлов .............................................................................. 351 13.1.2. Материализация запускаемых графов ................................................. 355 13.1.3. Обработка событий в потоке ................................................................. 360 13.1.4. Обработка ошибок в потоках ................................................................. 364 13.1.5. Создание протокола с BidiFlow .............................................................. 366 13.2. Потоковая передача данных через HTTP ........................................... 369 13.2.1. Прием потока данных по HTTP ............................................................. 370 13.2.2. Возврат потока данных по HTTP ........................................................... 372 13.2.3. Согласование контента .......................................................................... 373 13.3. Ветвление и слияние со специализированным языком описания графов ...................................................................................................... 378 13.3.1. Ветвление потоков ................................................................................. 378 13.3.2. Слияние потоков .................................................................................... 381 13.4. Посредничество между производителями и потребителями ........... 384 13.4.1. Использование буферов ......................................................................... 385 13.5. Обособление частей графа, действующих с разной скоростью ........ 389 13.5.1. Медленный потребитель, накопление событий в блоках ................... 389 13.5.2. Быстрый потребитель, дополнительные показатели .......................... 390 13.6. В заключение ........................................................................................ 391 Глава 14. Кластеры .........................................................................................393 14.1. Зачем нужны кластеры? ...................................................................... 393 14.2. Членство в кластере ............................................................................. 395 14.2.1. Присоединение к кластеру .................................................................... 396 14.2.2. Выход из кластера .................................................................................. 404 14.3. Обработка заданий в кластере ............................................................ 410 14.3.1. Запуск кластера ...................................................................................... 412 14.3.2. Распределение заданий с использованием маршрутизаторов ........... 414 14.3.3. Надежная обработка заданий ................................................................ 417 14.3.4. Тестирование кластера........................................................................... 424 14.4. В заключение ........................................................................................ 428 Глава 15. Хранимые акторы .........................................................................430 15.1. Восстановление состояния с технологией Event Sourcing ................. 432 15.1.1. Обновление записей на месте ............................................................... 432 15.1.2. Сохранение состояния без изменения .................................................. 433 15.1.3. Event Sourcing для акторов .................................................................... 435

Стр.10

10  Оглавление 15.2. Хранимые акторы ................................................................................ 436 15.2.1. Хранимый актор ..................................................................................... 437 15.2.2. Тестирование .......................................................................................... 441 15.2.3. Моментальные снимки .......................................................................... 443 15.2.4. Запрос хранимых событий .................................................................... 449 15.2.5. Сериализация ......................................................................................... 451 15.3. Кластер на основе хранимых акторов ............................................... 457 15.3.1. Расширение cluster singleton ................................................................. 461 15.3.2. Расширение cluster sharding .................................................................. 465 15.4. В заключение ........................................................................................ 470 Глава 16. Советы по повышению производительности ..........................471 16.1. Анализ производительности ............................................................... 472 16.1.1. Производительность системы ............................................................... 472 16.1.2. Показатели производительности .......................................................... 474 16.2. Оценка производительности акторов ................................................ 477 16.2.1. Сбор данных в почтовом ящике ............................................................ 478 16.2.2. Сбор и обработка данных ...................................................................... 485 16.3. Улучшение производительности устранением узких мест ............... 487 16.4. Настройка диспетчера ......................................................................... 489 16.4.1. Выявление проблем с пулами потоков ................................................. 489 16.4.2. Использование нескольких экземпляров диспетчеров ....................... 491 16.4.3. Изменение размера пула потоков статически ..................................... 493 16.4.4. Изменение размера пула потоков динамически ................................. 496 16.5. Изменение поведения механизма освобождения потоков .............. 498 16.5.1. Ограничения механизма освобождения потоков ................................ 500 16.6. В заключение ........................................................................................ 502 Глава 17. Заглядывая вперед .......................................................................504 17.1. Модуль akka-typed ................................................................................ 505 17.2. Akka Distributed Data ............................................................................ 509 17.3. В заключение ........................................................................................ 509 Предметный указатель .................................................................................511

Стр.11