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Actor 模型

Actor 层次​

Actor 类型层次有三个主要分支：

Actor[+M <: Call]                    (根 trait)
  └── AbstractActor[M <: Call]       (引擎：FutureDispatcher + 消息分发)
        ├── StateActor[M <: Call]    (纯业务逻辑，无 IO)
        │     └── MainActor          (入口 Actor，挂载后自动发送 Args notice)
        └── ChannelsActor[M <: Call] (IO actor，管理 Channel 实例)
              ├── AcceptorActor[W]   (TCP 服务端 acceptor)
              ├── AcceptedWorkerActor[M] (处理已接受的连接)
              ├── SocketChannelsActor[M]  (TCP 客户端)
              └── DatagramChannelsActor[M] (UDP)

AbstractActor 引擎​

AbstractActor 是将消息桥接到 Stack 执行模型的核心引擎。它扩展了 FutureDispatcher（一个用于追踪未完成 Promise 的自定义哈希表）。

接收消息​

当消息到达时，ActorHouse.run() 将其分发给 AbstractActor：

Notice（receiveNotice）：从 Envelope 中提取 Notice，回收 Envelope，从对象池分配 NoticeStack，调用 dispatchNoticeStack。

Ask（receiveAsk）：提取 Ask，从池获取 AskStack，从 Envelope 中存储 sender 地址和 askId（在回收 Envelope 之前），然后调用 dispatchAskStack。

Reply（receiveReply）：提取 Reply 和 replyId，在 FutureDispatcher 哈希表中查找对应的 MessagePromise，弹出后调用 handlePromiseCompleted 恢复挂起的 Stack。

Event（receiveEvent）：按事件类型模式匹配：

  • AskTimeoutEvent → 弹出 promise，设置为 TimeoutReply 失败
  • TimeoutEvent → 调用用户定义的 handleActorTimeout
  • ChannelTimeoutEvent → 委托给 channel
  • ReactorEvent → 委托给 ChannelsActor

邮箱调度顺序​

ActorHouse 有 5 个独立的邮箱，严格按照优先级顺序处理：

  1. 回复（replyMailbox）— 始终最先排空，恢复挂起的 Stack
  2. 异常（exceptionMailbox）— 异常回复，也解除 barrier
  3. Ask（askMailbox）— 仅当未处于 barrier 模式时
  4. Notice（noticeMailbox）— 仅当未处于 barrier 模式时
  5. 事件（eventMailbox）— 无论 barrier 状态都处理

对于 ChannelsActor，channel 的待处理 future 和后续任务在事件之后处理。

ActorHouse 状态机​

每个 Actor 包装在一个 ActorHouse 中，管理其生命周期：

CREATED(0) → MOUNTING(1) → WAITING(2) → READY(3) → SCHEDULED(4) → RUNNING(5)
  • CREATED → MOUNTING：Actor 首次创建
  • MOUNTING → WAITING：Actor 挂载完成，设置运行时属性
  • WAITING → READY：消息/事件到达（CAS 转换）
  • READY → SCHEDULED：从调度队列中取出
  • SCHEDULED → RUNNING：即将执行

run() 完成后 completeRunning() 转换到：

  • READY（重新入队）— 如果还有更多消息
  • WAITING — 如果为空（带竞态条件重检查）

高优先级​

Actor 在以下任一条件下变为高优先级：

  • 回复邮箱中消息数超过 2 条——每条 reply 对应一个可完成的 future，可能解除一个挂起栈的阻塞并释放池化资源
  • 事件邮箱中消息数超过 4 条——系统事件（定时器到期、channel 生命周期）需要及时处理
  • pendingPromiseCount == 0——该 actor 当前没有等待其他 actor 回复的 ask，即没有 stack 因为等待下游而挂起。调度此 actor 不会遇到下游阻塞，CPU 时间直接转化为业务流推进

高优先级标志（_highPriority）缓存在 ActorHouse 上，而非每次访问时重新计算。任何线程在 putReply/putEvent 中当邮箱超过阈值时会主动设为 true，owning 线程在每次 dispatch 结束后的 completeRunning 中完整重算三个条件。优先级在入队时确定，不做中途提升。高优先级 Actor 会被放入独立的子队列，始终在普通优先级 actor 之前处理。

Barrier 机制​

当一个 Ask 消息被标记为 barrier（isBarrierCall）时，Actor 进入 barrier 模式。在收到回复或事件解除 barrier 之前，不会处理额外的 ask 或 notice。这保证了操作的原子性顺序。

批量处理​

当 batchable == true 时，ActorHouse 会使用 batchAskFilter/batchNoticeFilter 过滤消息，将通过过滤的消息收集到缓冲区，作为单个 BatchAskStack/BatchNoticeStack 分发。未通过过滤的消息单独分发。

StateActor​

StateActor[M <: Call] 是纯业务逻辑 actor。不能管理 Channel（对 Channel 进行分发操作时会抛出 UnsupportedOperationException）。用于状态管理、消息处理和定时器交互。

ChannelsActor​

ChannelsActor[M <: Call] 在 StateActor 基础上增加了 IO 能力。通过 createChannelAndInit() 创建 channel。接收线程 IoHandler 产生的 ReactorEvent 并分发给相应的 channel。

AcceptorActor​

服务端 actor，用于接受 TCP 连接。挂载时：

  1. 创建一组 AcceptedWorkerActor 实例
  2. 绑定 ServerSocketChannel
  3. 当连接被接受时，包装为 AcceptedChannel 消息发送给某个 worker

AcceptedWorkerActor​

处理来自 AcceptorActor 的已接受连接：

  1. 接收 AcceptedChannel Ask
  2. 挂载 channel 并初始化 pipeline
  3. 将 channel 注册到线程的 IoHandler

SocketChannelsActor​

管理 TCP 客户端 channel。用于出站 TCP 连接。

DatagramChannelsActor​

管理 UDP channel。

Actor 生命周期​

整个生命周期由运行时管理：

生命周期钩子​

  • afterMount()：Actor 挂载到 ActorSystem 后调用。此时运行时属性（logger、context、address）可用。
  • beforeRestart()：重启前调用。
  • restart()：重启方法本身。
  • afterRestart()：重启后调用。

AutoCleanable​

如果你的 Actor 持有不安全资源，继承 AutoCleanable 并实现 cleaner 方法。cleaner 创建一个 ActorCleaner，使用 JVM 幽灵引用检测 Actor 何时被垃圾回收并清理资源。

警告：ActorCleaner 不能持有 Actor 对象或其 Address 的引用，否则 Actor 将永远不会被垃圾回收。