Как стать автором
Обновить

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

Программирование *.NET *Разработка игр *C# *


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();
            }
    



Ну и чтобы совсем было совсем красиво и похоже на грейн (актор) из Orleans давай сделаем обертку на нашим каунтером:
    public interface ICounterActor
    {
        void Increment();
        void TellCount();
    }

    public class CounterActor : ICounterActor
    {
        private readonly Task _taks;
        private readonly BlockingCollection<IMessage> _input;
        private readonly BlockingCollection<IMessage> _output;

        public CounterActor(BlockingCollection<IMessage> output)
        {
            _input = new BlockingCollection<IMessage>(); ;
            _output = output;
            _taks = Task.Run(() =>
            {
                //State
                var count = 0;

                while (true)
                {
                    var m = _input.Take();
                    if (m is IncrementCommand)
                        count++;
                    if (m is TellCountCommand)
                        _output.Add(new SaidCountEvent(count, _taks.Id));
                }
            });
        }

        public void Increment()
        {
            _input.Add(new IncrementCommand());
        }

        public void TellCount()
        {
            _input.Add(new TellCountCommand());
        }
    }

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.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 10: ↑10 и ↓0 +10
Просмотры 5.3K
Комментарии Комментарии 6