Vert.x 异步Actor框架 - Part1介绍

一个新系统，需要集中管理公司的几个现有业务系统的基础数据。其中每个被管系统有N多实例，全球多地区异地部署。
架构挑战：

• 被管系统基础数据变更需要实时收集到新系统
• 新系统的用户指令需要实时下达到被管系统。即双向实时（双工）。
• 网络连接单向建立：只能由被管系统主动连接新系统，并保持长连接
• 比较多的被管系统实例，连接数不少
• 网络情况不稳定：由于是全球部署
• 新系统本身需要支持分布式部署。需要正确路由不同节点的用户指令到不同节点的被管系统长连接
• 快速响应不确认的需求变化和动态调整，模块依赖性必须低，内聚性好。需要支持消息的广播和点对点传播
• 支持灰度发布

面对以上挑战，传统的双向RPC+负载均衡架构不适合。事件驱动的框架（EDA）成为主要考虑方向 。而一个好用的EDA架构设计，需要一套成熟的架构和开发模式支持。实施时需要一套成熟的框架支持以减少工作量和提高稳定性。以下为技术选型的思考结果和说明。

1.基本概念

1.1 Actor Model 模式

What:什么是Actor模式

Actors communicate with each other by sending asynchronous messages. Those messages are stored in other actors' mailboxes until they're processed.

出处：http://www.brianstorti.com/the-actor-model/

形象点说，每个Actor是一个人，他有多个输入源（耳、鼻、眼），同一时间他只能就输入源来响应做一件事。他有自己的记忆（状态）。他耐性不好，向其它人口头下达指令后，不等其它人做完就忙其它的事情去了。

每个Actor可认为一个Event Loop可简单理解为线程（实际可能多个Actor共享线程）。它有以下组件：

• 事件信箱
• 内部状态数据

Actor Event Loop的状态有：

• 等待信箱事件
• 处理事件中（运行中）

一般，研发会使用异步IO编程方法，来实现具体的Actor。即，具体Actor的关心的IO读写事件也会放入Actor自己的信箱。处于【处理事件中】的事件消费程序，不会有IO引起的Block等待。

Why: Actor模式的用处

• 简化多线程编程：单线程的Actor程序，可以保证内部状态不并发访问。不再需要考虑多线程共享状态下的各种问题。
• 天然分布式设计：Actor间基于消息的通讯，天然地支持分布式的部署，如果使用合适的Actor容器，多Actor实例的管理等，天然地实现了“微服务”架构。
• HA：Actor 容器可以用统一的健康探测消息，来测试Actor的健康情况。需要时可以重启新的Actor
• 其它Event Driven Arch（EDA）的好处。

Who：谁在用Actor模式

• Erlang
• Akka
• Vert.x
• ......

1.2 Vert.x

What:什么是Vert.x

官话是这样说的：
Eclipse Vert.x is a tool-kit for building reactive applications on the JVM.

• Scale：Eclipse Vert.x is event driven and non blocking. This means your app can handle a lot of concurrency using a small number of kernel threads. Vert.x lets your app scale with minimal hardware.
• Polyglot：You can use Vert.x with multiple languages including Java, JavaScript, Groovy, Ruby, Ceylon, Scala and Kotlin.
• General purpose：Vert.x is incredibly flexible - whether it's simple network utilities, sophisticated modern web applications, HTTP/REST microservices, high volume event processing or a full blown back-end message-bus application, Vert.x is a great fit.
• fun：Enjoy being a developer again.Unlike restrictive traditional application containers, Vert.x gives you incredible power and agility to create compelling, scalable, 21st century applications the way you want to, with a minimum of fuss, in the language you want.

我关注的是最后一点:) 有人说它是java界的Node.js。但它自称性能上，多语言上超越Node.js。有人说它是瑞士军刀，管饭还管车，因为他是个异步框架，Web框架，也送Event Bus，支持Actor模式，支持微服务管理和发现等等……我真心怀疑它能做得精吗？

Actor框架
Actor，在Vert.x中叫Verticle。(http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#_verticles)

Event Bus
事件总线，支持事件广播、点到点发送、点对点发送与回复（Reply）
http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#event_bus

并发编程框架

• inline异步任务（Verticle中异步调用阻塞代码的类似ForkJoinPool）
• Future的串并联使用，异步任务与结果的封装
• 莱坞原则的异步Callback编程

异步IO编程框架

异步IO编程框架1 异步IO编程框架2

响应式编程
如果你认为OOP或好莱坞原则的异步Callback编程已经OUT了，或者已经被Callback Hell坑过。那么可以试试Reactive。Vert.x 支持Rx-ified using RxJava

集群
跨JVM的集群Event Bus，基于hazelcast来实现集群的发现和消费订阅的登记
http://vertx.io/docs/vertx-core/java/#_cluster_managers

集群

1.2.1 Vert.x 中的Actor模式怎么玩

Actor模式在Vert.x中这样体现：

• Actor --> Verticle
• 信箱 --> 一般的事件，如Event Bus 消息到达池。还有其它事件，如Http/Websocket/异步JDBC请求或事件池、inline异步任务（Verticle中异步调用阻塞代码的类似ForkJoinPool）的结果池。
• Actor的信箱消费线程--> Event Loop

https://www.slideshare.net/jbandi/vertx-asynchronous-eventdriven-web-applications-on-the-jvm https://www.slideshare.net/sascha_klein/vertx-using-groovy/6

所以，黄金规则是Verticle中不能写阻塞的代码，如果一定要用，解决方法是：放在后台工作线程池中阻塞

1.2.2 Vert.x EventBus是什么

Vert.x EventBus是个普通的无中心消息框架

• 消息框架支持：
• 事件广播
• 点到点发送
• 点对点发送与回复（ACK）

**事件广播** **点到点发送** **点对点发送与回复（ACK）**

事件总线的作用：

• 事件的发生源模块，事件的监听模块完全解藕。
• 事件可以支持广播、路由、点对点等方法传递。生产者不关心订阅者的数量、实现逻辑。
• 生产者与订阅者可以关注自己的subject。生产者与订阅者间没有相互的依赖关系。

SLA：

• 消息没有持久化，可能丢失。消息的投递以最大努力为原则，即不保证成功

Vert.x EventBus是个分布式消息框架

Vert.x EventBus是个分布式消息框架

• 支持机器间EventBus的集群共享（可选基于hazelcast），消息和Subject可以在集群中传播。
• 在有分布式部署，功能和服务热插拔，HA要求的情况下可以灵活支撑。
• 集群自治，同时支持成员的发现和异常发现

Vert.x EventBus是个打通到客户端的消息框架，是个All in one工具集

Web socket EventBus支持

由于它包含一个EventBus SockJS Bridge。模块，浏览器可以通过它提供的JS库，使用sockjs协议（Server-Sent Events/Websocket/HTTP poll）来接入EventBus。官方文档：http://vertx.io/docs/vertx-web/java/#_sockjs_event_bus_bridge
好处：

• 后端的事件，可以实时通知到浏览器（提供event bus javascript库），实时推浏览器的广播变得相对容易实现。想想一个长后台任务完成，或监控事件发发时，一切都变得实时响应到用户端。
• 浏览器也可以向后端发送异步指令和请求。

官网外的资料：

• https://www.slideshare.net/jettro/creating-polyglot-and-scalable-applications-on-the-jvm-using-vertx
• http://slidedeck.io/michaelkuty/vertx-gdg