В своем последнем проекте я использовал популярную библиотеку Actix для реализации модели акторов. Однако в процессе разработки я столкнулся с ограничениями.

Обработчики сообщений в Actix реализуются через трейт Handler, который требует синхронных методов, а не асинхронных функций. Для использования асинхронных вещей это крайне не удобно.

В Actix все акторы по умолчанию размещаются в одном потоке. Чтобы запустить акторы в отдельных потоках, можно создать отдельный Arbiter для каждого актора, это даст изолированный поток. А для моих потребностей нужно, чтобы каждый актор работал в своем потоке и чтобы они не были изолированы из-за этого для общения.

В итоге, я решил переписать свой код с использованием библиотеки Tokio Mpsc. Чтобы не дублировать общую логику взаимодействия акторов в разных частях проекта, я вынес ее в отдельную библиотеку. В отличие от Actix, я реализовал ее не как Фреймворк, а как чистую библиотеку общего назначения.

Всем известны различия между фреймворком и библиотекой в программировании:

Фреймворк

• Предоставляет скелет приложения и определяет поток управления. Разработчик должен вписать свой код в предопределенные места.

• Имеет инверсию управления - фреймворк вызывает код разработчика.

• Обычно сложнее в освоении, чем библиотеки.

Плюсы:

• Ускоряет разработку за счет готовой архитектуры и инструментов.

• Поощряет следование лучшим практикам и паттернам проектирования.

• Облегчает тестирование и поддержку кода.

Минусы:

• Высокая избыточность для простых проектов.

• Сложность в освоении из-за большого количества функций.

• Привязка к конкретному фреймворку.

Библиотека

• Предоставляет набор готовых классов и функций для решения частных задач.

• Разработчик вызывает код библиотеки. Инверсия управления отсутствует.

• Проще в освоении и применении, чем фреймворки.

Плюсы:

• Легкая интеграция в существующие проекты.

• Возможность выбрать только нужный набор функций.

• Низкая привязка к конкретной библиотеке.

Минусы:

• Требуется самостоятельно писать основной код приложения.

• Отсутствие готовых шаблонов и архитектуры.

• Трудности с поддержкой кода из-за отсутствия общих паттернов.

В целом, я устал от фреймворков и решил писать библиотеку. Надоело упираться в концептуальные ограничения от них.

Между тем текущие ограничения Rust не позволили мне полностью реализовать желаемый API. Например, невозможно объявить async метод в трейте, поэтому обработчик сообщений пришлось оформить как замыкание.

Еще одна проблема возникла при попытке добавить в библиотеку свой тип ошибок. Из-за ограничений в Rust, нельзя использовать параметризированный тип ошибки. Например, если в Box<dyn std::io::Error + Send + Sync> заменить std::io::Error на параметр ActorError из шаблона, то выдается ошибка, что требуется trait после dyn. В итоге, пришлось все сделать на std::io::Error. При использовании библиотеки, если хотите пользоваться магией символа '?', нужно для своих ошибок реализовывать From<CustomError> for std::io::Error.

Ну и конечно, вот пример использования получившейся библиотеки (первая версия с замыканиями и без типизированных ошибок).

echo.rs

pub struct Echo;

#[derive(Debug)]
pub enum Message {
    Ping,
}

#[derive(Debug)]
pub enum Response {
    Pong {counter: u32},
}

#[derive(Debug,Clone)]
pub struct State {
    pub counter: u32,
}

impl Echo {
    pub async fn new() -> Arc<Actor<Message, State, Response>> {

        let state = State {
            counter: 0,
        };

        Actor::new("echo".to_string(), move |ctx| {
            Box::pin(async move {
                match ctx.mgs {
                    Message::Ping => {
                        println!("Received Ping");
                        let mut state_lock = ctx.state.lock().await;
                        state_lock.counter += 1;
                        Ok(Response::Pong{counter: state_lock.counter})
                    }
                }

            })
        }, state, 100000).await
    }

}

main.rs

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), BoxDynError> {
    let echo = Echo::new().await;

    println!("Sent Ping");
    echo.send(Message::Ping).await?;

    println!("Sent Ping and ask response");
    let pong = echo.ask(Message::Ping).await?;
    println!("Got {:?}", pong);

    println!("Sent Ping and wait response in callback");
    echo.callback(Message::Ping, move |result| {
        Box::pin(async move {
            let response = result?;
            println!("Got {:?}", response);
            Ok(())
        })
    }).await?;

    _ = echo.stop();
    thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
    Ok(())
}

Результат работы программы.

Sent Ping
Sent Ping and ask response
Received Ping
Received Ping
Got Pong { counter: 2 }
Sent Ping and wait response in callback
Received Ping
Got Pong { counter: 3 }

После публикации статьи, я получил много комментариев. Спасибо за советы. В итоге сделал следующую версию библиотеки с асинхронным хендлером в трейте и типизированной ошибкой.

echo.rs

#[derive(Debug)]
pub struct Echo;

#[derive(Debug)]
pub enum Message {
    Ping,
}

#[derive(Debug)]
pub enum Response {
    Pong {counter: u32},
}

#[derive(Debug,Clone)]
pub struct State {
    pub counter: u32,
}

#[derive(Debug, Error)]
pub enum EchoError {
    #[error("unknown error")]
    Unknown,
    #[error("std::io::Error")]
    StdErr(#[from] std::io::Error),
}

#[async_trait]
impl Handler<Echo, Message, State, Response, EchoError> for Echo {
    async fn receive(&self, ctx: Context<Echo, Message, State, Response, EchoError>) -> Result<Response, EchoError> {
        match ctx.mgs {
            Message::Ping => {
                println!("Received Ping");
                let mut state_lock = ctx.state.lock().await;
                state_lock.counter += 1;
                if state_lock.counter > 10 {
                    Err(EchoError::Unknown)
                } else {
                    Ok(Response::Pong{counter: state_lock.counter})
                }
            }
        }
    }
}

main.rs

#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), EchoError> {
    let state = State {
        counter: 0,
    };

    let echo_ref = ActorRef::new("echo".to_string(), Echo{},  state, 100000).await;

    println!("Sent Ping");
    echo_ref.send(Message::Ping).await?;

    println!("Sent Ping and ask response");
    let pong = echo_ref.ask(Message::Ping).await?;
    println!("Got {:?}", pong);

    _ = echo_ref.stop();
    thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
    Ok(())
}

Результат работы программы.

Sent Ping
Sent Ping and ask response
Received Ping
Received Ping
Got Pong { counter: 2 }

Код библиотеки здесь. Пулреквесты приветствуются. Код примера использования библиотеки здесь.