25.04.2020 15:22
VanquisherWinbringer 6 2900 Источник


Привет Хабр! И так, на четырнадцатый день копья решил я значит начать делать простенький игровой сервер для простой онлайн стрелялки. За одно тему распределенных вычислений затронуть. В этой вводной статье цикла хочу рассказать что такое акторы (в Орлеанс их зернами называют) и принцип их работы. Для этого я пока пример простенького приложения с самодельными акторами без Orleans. Как говориться прежде чем строить корабль посмотрим как плавает и почему плавает обычный бумажный кораблик. За подробностями добро пожаловать под кат.

Содержание


  • Сервер Игры на MS Orleans — часть 1: Что такое Акторы


Акторы


Актор является вычислительной сущностью, которая в ответ на полученное сообщение может одновременно:
отправить конечное число сообщений другим акторам;
создать конечное число новых акторов;
выбрать поведение, которое будет использоваться при обработке следующего полученного сообщения.
Не предполагается существования определённой последовательности вышеописанных действий и все они могут выполняться параллельно.
Мы посылаем актору какие-то сообщения (Команды или События) и он сам может посылать другим такие же сообщения. По похожему принципу работаю корутины с каналами. Они принимает какие-то данные из канала и отправляет какие-то данные в канал работая при этом асинхронно.

Пример


Собственно код для двух очень простых акторов:
    class Program
    {
        interface IMessage { }

        class IncrementCommand : IMessage { }

        class TellCountCommand : IMessage { }

        class SaidCountEvent : IMessage
        {
            public int Count { get; }
            public int ActorId { get; }

            public SaidCountEvent(int count, int actorId)
            {
                Count = count;
                ActorId = actorId;
            }
        }

        class WriteMessageCommand : IMessage
        {
            public string Message { get; }

            public WriteMessageCommand(string message)
            {
                Message = message;
            }
        }

        static Task CreateCounterActor(
            BlockingCollection<IMessage> output,
            BlockingCollection<IMessage> input,
            int id
            )
        {
            return Task.Run(() =>
             {
                 var count = 0;

                 while (true)
                 {
                     var m = input.Take();
                     if (m is IncrementCommand)
                         count++;
                     if (m is TellCountCommand)
                         output.Add(new SaidCountEvent(count, id));
                 }
             });
        }

        static Task CreateWriterActor(BlockingCollection<IMessage> input)
        {
            return Task.Run(() =>
             {
                 while (true)
                 {
                     var m = input.Take();
                     if (m is WriteMessageCommand write)
                         Console.WriteLine(write.Message);
                     if (m is SaidCountEvent sc)
                         Console.WriteLine(
                             $"Counter сейчас равен {sc.Count} для актора {sc.ActorId}"
                             );
                 }
             });
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var writerInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var firstInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var secondInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var writer = CreateWriterActor(writerInput);
            var firstCounter = CreateCounterActor(writerInput, firstInput, 1);
            var secondCounter = CreateCounterActor(writerInput, secondInput, 2);
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                firstInput.Add(new IncrementCommand());
            }
            for (int i = 0; i < 9; i++)
            {
                secondInput.Add(new IncrementCommand());
            }
            firstInput.Add(new TellCountCommand());
            secondInput.Add(new TellCountCommand());
            writerInput.Add(new WriteMessageCommand("Конец метода Main"));
            Console.ReadLine();
        }
    }


  1. Интерфейс которым мы помечаем сообщения которые получает или отправляет актор:
    interface IMessage { }

  2. Команда с помощью которой мы говорим актору увеличить его счетчик (внутренне состояние):
    class IncrementCommand : IMessage { }

  3. Команда с помощью которой мы говорим актору сказать его текущее состояние (счетчик) другим:
    class TellCountCommand : IMessage { }

  4. Событие которое говорит другим акторам о том что актор сказал всем свое текущее состояние (счетчик). Генерируется при обработке команды TellCountCommand:
    class SaidCountEvent : IMessage
{
    public int Count { get; }
    public int ActorId { get; }

    public SaidCountEvent(int count, int actorId)
    {
        Count = count;
        ActorId = actorId;
    }
}

    Count это сколько сейчас набралось на счетчике у актора с идентификатором равным ActorId
  5. Эта команда говорит актору вывести данное сообщение на консоль:
    class WriteMessageCommand : IMessage
{
    public string Message { get; }

    public WriteMessageCommand(string message)
    {
        Message = message;
    }
}

  6. Запускает инстанс актора который управляет текущим состоянием счетчика:
            static Task CreateCounterActor(
         //Исходящие сообщения из актора
            BlockingCollection<IMessage> output,
          //Входящие сообщения
            BlockingCollection<IMessage> input,
         // Идентификатор по которому мы будем различать разные инстансы актора одного и того же типа
            int id
            )
        {
            return Task.Run(() =>
             { 
                 //Внутренне состояние актора. То чем он управляет
                 var count = 0;

                 while (true)
                 {
                   //Достаем следующее сообщение из потокобезопасной коллекции
                  //Выполнение блокируется на этом месте до тех пор пока в коллекции не появится значение
                     var m = input.Take();
                     if (m is IncrementCommand)
                         count++;
                     if (m is TellCountCommand)
                         output.Add(new SaidCountEvent(count, id));
                 }
             });
        }

  7. Создает актор который просто пишет сообщения в консоль:
            static Task CreateWriterActor(BlockingCollection<IMessage> input)
        {
            return Task.Run(() =>
             {
                 while (true)
                 {
                     var m = input.Take();
                     if (m is WriteMessageCommand write)
                         Console.WriteLine(write.Message);
                     if (m is SaidCountEvent sc)
                         Console.WriteLine(
                             $"Counter сейчас равен {sc.Count} для актора {sc.ActorId}"
                             );
                 }
             });
        }


  8.         static void Main(string[] args)
        {
            var writerInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var firstInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var secondInput = new BlockingCollection<IMessage>();
            var writer = CreateWriterActor(writerInput);
          //Создаем два актора одного типа с разными идентификаторами
            var firstCounter = CreateCounterActor(writerInput, firstInput, 1);
            var secondCounter = CreateCounterActor(writerInput, secondInput, 2);
            //Пять раз говорим первому актору увеличить его счетчик
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                firstInput.Add(new IncrementCommand());
            }
            //Девять раз говорим второму актору увеличить его счетчик.
            for (int i = 0; i < 9; i++)
            {
                secondInput.Add(new IncrementCommand());
            }
            //Говорим акторам сказать всем сколько у них набралось на счетчике.
            //Так как они отправляют свои события writer актору он выводит их на экран
            firstInput.Add(new TellCountCommand());
            secondInput.Add(new TellCountCommand());
           //говорим writer актору вывести сообщение в консоль.
            writerInput.Add(new WriteMessageCommand("Конец метода Main"));
            Console.ReadLine();
        }


Тут использовалась реактивная модель. Наши акторы не возвращают значения а только генерируют новые сообщения с нужными значениями. Тут у нас один актор просто в своем отдельном потоке, потокобезопасно от всех остальных, увеличивает свой счетчик. Другой актор просто пишет в консоль. Однако представим что у нас каждый актор например вычисляет текущие координаты, запас здоровья и манны одного из десятка игроков которые сейчас играют на нашем сервере. Каждый со своим собственным состоянием в своем собственном потоке. Отправляем другим сообщения или получает от других сообщения о полученном уроне, использованном навыке или смене своих координат.