geotrellis使用(六)Scala并发(并行)编程

      本文主要讲解Scala的并发(并行)编程,那么为什么题目概称geotrellis使用(六)呢,主要因为本系列讲解如何使用Geotrellis,具体前几篇博文已经介绍过了。我觉得干任何一件事情基础很重要,就像当年参加高考或者各种考试一样,老师都会强调基础,这是很有道理的。使用Geotrellis框架的基础就是Scala和Spark,所以本篇文章先来介绍一下Scala编程语言,同样要想搞明白Scala并发(并行)编程,Scala基础也很重要,没有Scala语言基础就谈不上Scala并发编程也就更谈不上使用Geotrellis或者Spark,本文先简单介绍一下Scala基础知识,这方面的书籍或者文章很多,大家可以网上找一下。

一、Scala基础

      关于Scala基础最主要的就是模式匹配,这造就了整个Scala语言灵活方便的特点,通俗的说模式匹配就是其他语言中的switch case,但是其实功能要远远复杂的多,涉及到样本类(case class)、unapply函数等具体网上有很多介绍。其次还有强大的for表达式、偏函数、隐式转换等,下面主要为大家介绍Scala并发(并行)编程。

二、SBT简介

      使用Scala语言编程,最好使用SBT框架,可以自动帮你完成包管理等,相当于java中的maven,下面先简单介绍一下SBT基础。

      首先安装SBT,很简单,只需要下载安装包即可(http://www.scala-sbt.org/release/docs/Installing-sbt-on-Windows.html),具体安装过程以及配置等,大家也可以在网上找的到。安装完成之后,在IDEA中安装sbt插件,然后选择创建SBT项目,与普通Scala语言最主要的不同是会创建一个build.sbt文件,这个文件主要记录的就是项目的依赖等,要添加依赖就可以添加如下两行代码:

libraryDependencies +=  "com.typesafe.akka" % "akka-actor_2.11" % "2.4.4"

resolvers += "Akka Snapshot Repository" at "http://repo.akka.io/snapshots/"

      其实build.sbt文件是一个被SBT直接管理的scala源文件,里面的语句均要符合Scala语法,其中libraryDependencies和resolvers 是定义好的Key,+= % at等都是写好的方法。libraryDependencies是存储系统依赖的Key,该语句添加了一个ModuleID对象,"com.typesafe.akka"为groupID,"akka-actor_2.11"为artifactID,2.4.4"为revision,%方法最终就创建了一个ModuleID对象,此处需要注意_2.11表示当前的Scala版本。resolvers表示系统如何能够找到上面的libraryDependencies,at 方法通过两个字符串创建了一个 Resolver 对象,前者为名称,后者为地址。一般lib的官网中均会有写明自己的上述语句供使用者方便添加自己lib依赖。

三、并发编程

     下面为大家介绍如何使用Scala进行并发编程。

1、原生支持

     Scala语言原生支持并发编程,只需要使类继承scala.actors.Actor即可,复写父类的act方法,也可以直接建立一个匿名类,直接使用actor{}即可,其中receive是一个偏函数,用于接收并处理其他Actor发送的消息,这里就用到了模式匹配,可以根据不同的消息类型进行不同的处理,相当于路由。

 1 object ActorTest2 extends App {
 2   val actor_a: Actor = actor{
 3     while (true){
 4       receive {
 5         case msg => println("actor_a   " + msg)
 6       }
 7     }
 8   }
 9 
10   val actor_b = actor{
11     while (true){
12       receive {
13         case msg => {
14           println("actor_b   " + msg)
15           actor_a ! "b  ---- >>>  a" 
16           sender ! "receive  " + msg
17         }
18       }
19     }
20   }
21 
22   actor_a ! "wsf"
23   actor_b ! Math.PI
24 }

      上面的代码定义了两个Actor对象actor_a,actor_b,采用此种方式Actor会自动start,然后在主线程中各向每个Actor发送了一条信息,Actor接收到信息后进行简单的打印操作。由于Scala已经废弃了此种方式来进行并发编程,在这里也只是简单介绍,下面我们来看一下如何通过使用akka来进行并发编程。

2、akka

      akka是一个简单易用的Scala并发编程框架(网址:http://akka.io/),其宗旨就是"Build powerful concurrent & distributed applications more easily."。引入akka只需要在build.sbt文件中添加在SBT操作一节中介绍的代码即可,但是要根据自己的Scala版本以及要使用的akka版本进行修改。添加完之后IDEA会自动去下载akka的actor包。其使用基本与原生actor相同,同样创建一个类继承akka.actor.Actor,复写其receive方法。其代码如下:

1 class MyActor extends Actor{
2   override def receive={
3     case message: String=> println(message)
4     case _ => unhandled()
5   }
6 }

      与原生Actor不同的是akka为其Actor加入了path的概念,即每个Actor都有一个绝对路径,这样系统首先要创建一个system,然后在system创建其下的Actor,代码如下:

val system = ActorSystem("akkatest")

val actor = system.actorOf(Props(classOf[wsf.akkascala.MyActor]), "akkaactor")

      其中ActorSystem("akkatest")即创建一个akka的system,用于管理Actor,第二句就是在system中创建一个上面MyActor实例。通过打印actor.path可以得到akka://akkatest/user/akkaactor,可以看出该Actor确实是在system之下,其中user表示是用户自定义Actor。

      Actor实例创建之后无需start,会自动启动,可以使用actor ! "hello actor"语句来向actor发送消息,MyActor的receive方法接收到该语句之后进行模式匹配,如果能够匹配上就行进行相应的处理。

      由于Actor具有了路径,其也就能够创建属于自己的Actor实例,只需要在当前Actor类中添加如下代码:

val otherActor = context.actorOf(Props(classOf[OtherActor]), "otheractor")

      其中OtherActor是定义好的另一个Actor,打印otherActor.path可以得到如下效果:akka://akkatest/user/akkaactor/otheractor,这就表明确实在MyActor中创建了一个子Actor。MyActor就可以管理OtherActor的实例。

      以上介绍了akka的并发编程,其并行编程要稍作修改。

      首先建立一个RemoteActor项目,将build.sbt中项目的引用改为libraryDependencies ++= Seq("com.typesafe.akka" % "akka-actor_2.11" % "2.4.4","com.typesafe.akka" % "akka-remote_2.11" % "2.4.4"),可以看出相比普通Actor项目只是添加了一个akka-remote引用。然后新建一个RemoteActor类同样继承自Actor,与普通Actor毫无区别。然后创建一个主类启动该Actor。唯一需要注意的就是要在resources文件夹中新建一个application.conf文件,该文件是系统的配置文件,里面添加如下代码:

 1 akka {
 2   loglevel = "INFO"
 3   actor {
 4     provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider"
 5   }
 6   remote {
 7     enabled-transports = ["akka.remote.netty.tcp"]
 8     netty.tcp {
 9       hostname = "127.0.0.1"
10       port = 5150
11     }
12     log-sent-messages = on
13     log-received-messages = on
14   }
15 }

      主要定义使用tcp协议的方式进行数据传输,端口是5150。这样就完成了remoteActor的定义。

      然后新建一个LocalActor项目,同样修改build.sbt文件中的内容如上,然后新建一个LocalActor类,由于此处需要向RemoteActor发送消息,所以必须建立一个RemoteActor的子Actor,具体命令如下:

val remoteActor = context.actorSelection("akka.tcp://remoteSys@127.0.0.1:5150/user/remoteactor")

     其中akka://remoteSys/user/remoteactor是RemoteActor通过system创建的路径,此处与之不同的是akka后添加.tcp表示通过tcp方式创建然后就是remoteSys后通过@127.0.0.1:5150指定远程actor的IP地址以及端口。这样就可建立一个remoteActor的实例,可以通过该实例向remoteActor发送消息。

     LocalActor中也需要添加application.conf文件,但是只需要添加如下语句即可:

1 akka {
2   actor {
3     provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider"
4   }
5 }

四、总结

      本文为大家简单介绍了scala基础、sbt简单操作、原生actor、akka的并发以及并行方式actor,这些是我在学习Geotrellis的过程中学习基础知识的一部分经验总结和梳理,只有打好基础才能更好的拓展自己的知识。要知其然并知其所以然。明白了这些对阅读Geotrellis源代码以及Spark源代码都会有很大的帮助。

五、参考链接

一、geotrellis使用初探

二、geotrellis使用(二)geotrellis-chatta-demo以及geotrellis框架数据读取方式初探

三、geotrellis使用(三)geotrellis数据处理过程分析

四、geotrellis使用(四)geotrellis数据处理部分细节

五、geotrellis使用(五)使用scala操作Accumulo

六、geotrellis使用(六)Scala并发(并行)编程

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