geotrellis使用（六）Scala並發（並行）編程

      本文主要講解Scala的並發（並行）編程，那么為什么題目概稱geotrellis使用（六）呢，主要因為本系列講解如何使用Geotrellis，具體前幾篇博文已經介紹過了。我覺得干任何一件事情基礎很重要，就像當年參加高考或者各種考試一樣，老師都會強調基礎，這是很有道理的。使用Geotrellis框架的基礎就是Scala和Spark，所以本篇文章先來介紹一下Scala編程語言，同樣要想搞明白Scala並發（並行）編程，Scala基礎也很重要，沒有Scala語言基礎就談不上Scala並發編程也就更談不上使用Geotrellis或者Spark，本文先簡單介紹一下Scala基礎知識，這方面的書籍或者文章很多，大家可以網上找一下。

一、Scala基礎     

      關於Scala基礎最主要的就是模式匹配，這造就了整個Scala語言靈活方便的特點，通俗的說模式匹配就是其他語言中的switch case，但是其實功能要遠遠復雜的多，涉及到樣本類（case class）、unapply函數等具體網上有很多介紹。其次還有強大的for表達式、偏函數、隱式轉換等，下面主要為大家介紹Scala並發（並行）編程。

二、SBT簡介    

      使用Scala語言編程，最好使用SBT框架，可以自動幫你完成包管理等，相當於java中的maven，下面先簡單介紹一下SBT基礎。

      首先安裝SBT，很簡單，只需要下載安裝包即可（http://www.scala-sbt.org/release/docs/Installing-sbt-on-Windows.html），具體安裝過程以及配置等，大家也可以在網上找的到。安裝完成之后，在IDEA中安裝sbt插件，然后選擇創建SBT項目，與普通Scala語言最主要的不同是會創建一個build.sbt文件，這個文件主要記錄的就是項目的依賴等，要添加依賴就可以添加如下兩行代碼：

libraryDependencies +=  "com.typesafe.akka" % "akka-actor_2.11" % "2.4.4"

resolvers += "Akka Snapshot Repository" at "http://repo.akka.io/snapshots/"

      其實build.sbt文件是一個被SBT直接管理的scala源文件，里面的語句均要符合Scala語法，其中libraryDependencies和resolvers 是定義好的Key，+= % at等都是寫好的方法。libraryDependencies是存儲系統依賴的Key，該語句添加了一個ModuleID對象，"com.typesafe.akka"為groupID，"akka-actor_2.11"為artifactID，2.4.4"為revision，%方法最終就創建了一個ModuleID對象，此處需要注意_2.11表示當前的Scala版本。resolvers表示系統如何能夠找到上面的libraryDependencies，at 方法通過兩個字符串創建了一個 Resolver 對象，前者為名稱，后者為地址。一般lib的官網中均會有寫明自己的上述語句供使用者方便添加自己lib依賴。

三、並發編程     

     下面為大家介紹如何使用Scala進行並發編程。

1、原生支持

     Scala語言原生支持並發編程，只需要使類繼承scala.actors.Actor即可，復寫父類的act方法，也可以直接建立一個匿名類，直接使用actor{}即可，其中receive是一個偏函數，用於接收並處理其他Actor發送的消息，這里就用到了模式匹配，可以根據不同的消息類型進行不同的處理，相當於路由。

object ActorTest2 extends App {
  val actor_a: Actor = actor{
    while (true){
      receive {
        case msg => println("actor_a   " + msg)
      }
    }
  }

  val actor_b = actor{
    while (true){
      receive {
        case msg => {
          println("actor_b   " + msg)
          actor_a ! "b  ---- >>>  a" 
          sender ! "receive  " + msg
        }
      }
    }
  }

  actor_a ! "wsf"
  actor_b ! Math.PI
}

      上面的代碼定義了兩個Actor對象actor_a，actor_b，采用此種方式Actor會自動start，然后在主線程中各向每個Actor發送了一條信息，Actor接收到信息后進行簡單的打印操作。由於Scala已經廢棄了此種方式來進行並發編程，在這里也只是簡單介紹，下面我們來看一下如何通過使用akka來進行並發編程。

2、akka

      akka是一個簡單易用的Scala並發編程框架（網址：http://akka.io/），其宗旨就是"Build powerful concurrent & distributed applications more easily."。引入akka只需要在build.sbt文件中添加在SBT操作一節中介紹的代碼即可，但是要根據自己的Scala版本以及要使用的akka版本進行修改。添加完之后IDEA會自動去下載akka的actor包。其使用基本與原生actor相同，同樣創建一個類繼承akka.actor.Actor，復寫其receive方法。其代碼如下：

class MyActor extends Actor{
  override def receive={
    case message: String=> println(message)
    case _ => unhandled()
  }
}

      與原生Actor不同的是akka為其Actor加入了path的概念，即每個Actor都有一個絕對路徑，這樣系統首先要創建一個system，然后在system創建其下的Actor，代碼如下：

val system = ActorSystem("akkatest")

val actor = system.actorOf(Props(classOf[wsf.akkascala.MyActor]), "akkaactor")

      其中ActorSystem("akkatest")即創建一個akka的system，用於管理Actor，第二句就是在system中創建一個上面MyActor實例。通過打印actor.path可以得到akka://akkatest/user/akkaactor，可以看出該Actor確實是在system之下，其中user表示是用戶自定義Actor。

      Actor實例創建之后無需start，會自動啟動，可以使用actor ! "hello actor"語句來向actor發送消息，MyActor的receive方法接收到該語句之后進行模式匹配，如果能夠匹配上就行進行相應的處理。

      由於Actor具有了路徑，其也就能夠創建屬於自己的Actor實例，只需要在當前Actor類中添加如下代碼：

val otherActor = context.actorOf(Props(classOf[OtherActor]), "otheractor")

      其中OtherActor是定義好的另一個Actor，打印otherActor.path可以得到如下效果：akka://akkatest/user/akkaactor/otheractor，這就表明確實在MyActor中創建了一個子Actor。MyActor就可以管理OtherActor的實例。

      以上介紹了akka的並發編程，其並行編程要稍作修改。

      首先建立一個RemoteActor項目，將build.sbt中項目的引用改為libraryDependencies ++= Seq("com.typesafe.akka" % "akka-actor_2.11" % "2.4.4","com.typesafe.akka" % "akka-remote_2.11" % "2.4.4")，可以看出相比普通Actor項目只是添加了一個akka-remote引用。然后新建一個RemoteActor類同樣繼承自Actor，與普通Actor毫無區別。然后創建一個主類啟動該Actor。唯一需要注意的就是要在resources文件夾中新建一個application.conf文件，該文件是系統的配置文件，里面添加如下代碼：

akka {
  loglevel = "INFO"
  actor {
    provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider"
  }
  remote {
    enabled-transports = ["akka.remote.netty.tcp"]
    netty.tcp {
      hostname = "127.0.0.1"
      port = 5150
    }
    log-sent-messages = on
    log-received-messages = on
  }
}

      主要定義使用tcp協議的方式進行數據傳輸，端口是5150。這樣就完成了remoteActor的定義。

      然后新建一個LocalActor項目，同樣修改build.sbt文件中的內容如上，然后新建一個LocalActor類，由於此處需要向RemoteActor發送消息，所以必須建立一個RemoteActor的子Actor，具體命令如下：

val remoteActor = context.actorSelection("akka.tcp://remoteSys@127.0.0.1:5150/user/remoteactor")

     其中akka://remoteSys/user/remoteactor是RemoteActor通過system創建的路徑，此處與之不同的是akka后添加.tcp表示通過tcp方式創建然后就是remoteSys后通過@127.0.0.1:5150指定遠程actor的IP地址以及端口。這樣就可建立一個remoteActor的實例，可以通過該實例向remoteActor發送消息。

     LocalActor中也需要添加application.conf文件，但是只需要添加如下語句即可：

akka {
  actor {
    provider = "akka.remote.RemoteActorRefProvider"
  }
}

四、總結

      本文為大家簡單介紹了scala基礎、sbt簡單操作、原生actor、akka的並發以及並行方式actor，這些是我在學習Geotrellis的過程中學習基礎知識的一部分經驗總結和梳理，只有打好基礎才能更好的拓展自己的知識。要知其然並知其所以然。明白了這些對閱讀Geotrellis源代碼以及Spark源代碼都會有很大的幫助。

五、參考鏈接

一、geotrellis使用初探
二、geotrellis使用（二）geotrellis-chatta-demo以及geotrellis框架數據讀取方式初探
三、geotrellis使用（三）geotrellis數據處理過程分析
四、geotrellis使用（四）geotrellis數據處理部分細節

五、geotrellis使用（五）使用scala操作Accumulo

六、geotrellis使用（六）Scala並發（並行）編程