java-design-patterns/localization/zh-TW/actor-model

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Actor Model	Actor Model	Concurrency	zh-TW	Performance

亦稱為

• 訊息傳遞並行 (Message-passing concurrency)

• 基於 Actor 的並行 (Actor-based concurrency)

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Actor Model 模式的意圖

Actor Model 模式利用隔離的元件 (actor)，透過非同步訊息傳遞進行互動，來建構高並行、分散式和容錯的系統。

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Actor Model 模式的詳細解釋與真實世界範例

📦 現實世界範例

想像一個客戶服務系統：

• 每一位 客戶支援專員 都是一個actor.
• 客戶 **傳送問題 (訊息) ** 給專員。
• 每位專員一次處理一個請求，並且能夠 非同步地回覆 而不會干擾到其他專員。

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🧠 白話解釋

「Actors 就像是獨立的工人，從不共享記憶體，只透過訊息來溝通。」

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📖 維基百科說

Actor model 是一種並行運算的數學模型，將「actor」視為並行運算的普世基本元素。

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🧹 架構圖

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Java 的 Actor Model 模式程式範例

Actor.java

public abstract class Actor implements Runnable {

    @Setter @Getter private String actorId;
    private final BlockingQueue<Message> mailbox = new LinkedBlockingQueue<>();
    private volatile boolean active = true; 


    public void send(Message message) {
        mailbox.add(message); 
    }

    public void stop() {
        active = false; 
    }

    @Override
    public void run() {
        
    }

    protected abstract void onReceive(Message message);
}

Message.java

@AllArgsConstructor
@Getter
@Setter
public class Message {
    private final String content;
    private final String senderId;
}

ActorSystem.java

public class ActorSystem {
    public void startActor(Actor actor) {
        String actorId = "actor-" + idCounter.incrementAndGet(); // Generate a new and unique ID
        actor.setActorId(actorId); // assign the actor it's ID
        actorRegister.put(actorId, actor); // Register and save the actor with it's ID
        executor.submit(actor); // Run the actor in a thread
    }
    public Actor getActorById(String actorId) {
        return actorRegister.get(actorId); //  Find by Id
    }

    public void shutdown() {
        executor.shutdownNow(); // Stop all threads
    }
}

App.java

public class App {
  public static void main(String[] args) {
    ActorSystem system = new ActorSystem();
      Actor srijan = new ExampleActor(system);
      Actor ansh = new ExampleActor2(system);

      system.startActor(srijan);
      system.startActor(ansh);
      ansh.send(new Message("Hello ansh", srijan.getActorId()));
      srijan.send(new Message("Hello srijan!", ansh.getActorId()));

      Thread.sleep(1000); // Give time for messages to process

      srijan.stop(); // Stop the actor gracefully
      ansh.stop();
      system.shutdown(); // Stop the actor system
  }
}

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何時在 Java 中使用 Actor Model 模式

• 建立 並行或分散式系統時
• 您希望 沒有共享的可變狀態時
• 你需要 非同步、訊息驅動的通訊時
• 元件應 隔離且鬆散耦合

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Actor Model 模式的 Java 教學

• Baeldung – Akka with Java
• Vaughn Vernon – Reactive Messaging Patterns

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Actor Model 模式的真實世界應用

• Akka 框架
• Erlang and Elixir concurrency
• Microsoft Orleans
• J基於 JVM 的遊戲引擎和模擬器。

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Actor Model 模式的優點與權衡

✅ 優點

• 支援高並行性。
• 易於跨執行緒或機器進行擴展。
• 容錯隔離與恢復。
• 保證 Actor 內部的訊息順序。

⚠️ 權衡

• 由於非同步行為，偵錯更困難。
• 由於訊息佇列，會有輕微的效能開銷。
• 設計上比簡單的方法呼叫更複雜。

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相關的 Java 設計模式

• Command Pattern
• Mediator Pattern
• Event-Driven Architecture
• Observer Pattern

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參考資料與致謝

• Programming Erlang, Joe Armstrong
• Reactive Design Patterns, Roland Kuhn
• The Actor Model in 10 Minutes, InfoQ Article
• Akka Documentation