Orleans入门例子

　Orleans是微软开源的分布式actor模型框架.actor模型的原理网络上有很多文章.有许多理论性的文章,深刻地我都不知道怎么应用.在这里我就不赘述了.既然是博客,就说说自己的理解。

对于编程来说，不管是前台还是后台，在现在的计算机环境下，多线程编程是不可避免的。多线程带来的很多好处，也带来的很多编程上的“坏处”。好处就是，什么并发、高效，高资源利用率等等高大上的词语。这些就不详细说了。就说说坏处.

多线程带来的最大的变化就是：我先前保存的变量A，在我想要再次利用它的时候，A是否被其他线程给更改了？数据库中叫脏读，我们拿过来用，“避免脏读”又有个同义词叫做“操作的原子性”。为了解决脏读的问题，有一下几种办法：

　　办法一变量A在初始赋值的时候，就规定它不可以被更改，就是不可变，英文叫做immutable，很多函数式语言如F#，scala等都有不可变量。既然量是不可变的。就不会有什么脏读问题了。这真是个好办法，但是在C#和JAVA这样的语言里，这不是个好办法。

　　办法二就是大家经常使用的，多线程，架锁。精巧的设计类，小心的使用这些来，管理各种资源的竞争。为了避免脏读，在C#以及JAVA里，架锁是一个可行的办法。但是这样会使得效率变低（锁架地多了，这个会更明显），更为关键是带来逻辑的复杂性。架锁的程序，可以说是一个“正确但是脆弱”的程序。离开了初创人员，后来的人想读懂读透？呵呵，人生苦短。

　　办法三，也是Orleans采用的办法，设计一个类，保证这个类从“创建”过程到“销毁”过程，以及“中途调用它的方法”的执行过程，这三个“过程”不管何时何地调用，都会在同一个线程中运行。这样的化，我就可以放心大胆的去修改，调用这个类的方法，而不用担心这个指向这个类的变量出现“脏读”的情况。这个某种程度上算是办法一和二的折中。为了说明这个办法，就不得不说Actor模型。

　　人与人的沟通只是通过消息,不管是听闻嗅触等等感觉,都是往外界往人的身体发送的消息.人处理后做出反应.这个处理与反应是异步的.接受消息和处理消息都是并行的、同时的进行。actor模型就是模拟这种通信方式.用Actor作为名称,也算是指明了这个模型想要模拟什么。

　　既然是模拟，那就是简单化。Orleans模型里，每一个actor有专门的类代表它，叫做Grain，这个grain类就是模拟通信场景中的”人”,但是Orleans为了解决多线程带来的“资源竞争”等问题，采用了办法三，再Orleans框架内，它保证每个grain类符合以下行为规范：

　　A．发往同一个grain类实例的任何消息都会在固定线程内执行。

　　B． grain类按照接受消息的先后，依次处理消息。在任意时间点，一个grain实例只处理一个消息。

　　C． grain实例内的字段属性，只能由实例本身访问。外界不能访问。

　　在大部分情况下，这些规范都是成立的。这些规范被称为“单线程机制”。但是也要有“变通”，这些“变通”涉及到很多其他方面，在以后的文章中会解释是如何变通的，为什么要变通，以及什么场景下才需要变通。不过现在你可以认为，这些规则就是“法律”。在Orleans的框架内，这些grain们都是一些“头脑简单并且自闭的人”。你作为设计者，如果恰到好处的布置这些“人”，它们会给你惊喜。比如对于消息的处理，可以做到全程无锁等。。。高大上的特性。

　　同时Orleans是使用Actor模型的，同时微软更近了一步，它是使用的虚拟的Actor模型。具体怎么个虚拟法，这个以后的文章中解释。

　　以上说了那么多，就说明Orleans是使用actor模型的。还没有说分布。Orleans是分布式的。那是因为所有Actor之间的互动是跨线程的，甚至是跨计算机的。同时Orleans框架保证开启多个服务端程序实例，通过简单的配置，它们的行为就会如同单一的服务端实例一样。客户端感觉不到区别，简单的说就是服务端能“合体”。两个小奥特曼，每个小奥特曼由更小的细胞组成，同时他们又合体变成了一个大的奥特曼，就问你怕不怕，你如果不怕，Orleans甚至实现了“合体的合体”---这种横向扩展性为高可用，资源的充分利用以及大吞吐量带来可很大的想象空间，同时也是灵活部署的基础。另外利用Orleans的Actor模型，也可以很容的实现event sourcing。它甚至已经内置了event sourcing中间件。

　　Orleans同时也有Net.Core版本,利用它可以实现跨平台运行,它名字叫做Orleans vNext.我是按照framwork版本写的。两个版本的使用方法几乎相同。

　　这个世界有很多actor模型框架，JAVA和Scala的AKKA，C#的AKKA.Net以及Orleans。它们都是开源的，都可以去下载它们的源码学习。在写文章的时候，Orleans版本刚刚是1.5版本，所以我就只能按照1.5版本来写。

　　要读的非常的顺畅，我假定读者都熟悉C#，熟悉多线程，特别是C#中Task类的用法，虽然很多时候，这些没有这些知识也能非常顺利的读懂，但是有，会在关键的时刻帮助你理解Orleans。更进一步，如果熟悉了以上知识，才能明白Orleans能不能帮助你解决实际工作中的问题。以及在技术选型的时候，明白Orleans是不是你想要的。　　

　　我初步计划写8篇左右.争取把Orleans的所有主要方面介绍完毕,初步目的是看完之后能用Orleans处理问题.

　　我曾经对Orleans进行了简单的翻译.并作为资料与好友分享.考虑到国内Orleans的框架文章并不是很多,所以想写一些文章,来介绍一下它. ,本人不是什么大牛,只是肯花时间而已.一定有很多地方不完善,甚至是错误的.能够有资格”用”此框架的人,一定都是公司的技术骨干,所以我也有很多地方向大家学习.如果谁想跟我交流联系,欢迎加我QQ:82676624.

一.铺垫。

　　虽然是个入门例子，还是需要一些铺垫。

Orleans的最小完全体，应该分为2个部分。一个是Orleans客户端，一个是Orleans服务端，这里为什么要加上“Orleans”这个限定词语呢？那是因为Orleans的完全体，才是普通意义上的服务端主程。它们共同构成了游戏服务器，网站服务器等等。

在Orleans客户端中，我们使用GrainClient类以及Grain类，在Orleans服务端内，我们主要使用silo类和grain类。这里要说说Silo类，前面说过Grain类是处于“单线程机制”约束下的类，那么它们运行在哪个地方呢？就是Silo类所在的地方。Silo类是Grain地代码实际执行的地方，它是Grain类的宿主，它承载着所有的Grain实例，也许是几百万个Grain实例。在一些语境下,silo,silohost,以及Orleans服务端,这三个词语有可能代表同一个意思.

一个外部请求的处理大部分情况下需要很多个Grain实例，进行一连串的方法调用后才能处理完毕，这些Grain实例形成一个处理消息的链条，这个消息流走于Grain链内直至处理完毕。那么这个消息是如何第一次到达Grain链条里呢？GrainClient类的作用就是入口，它通知Silo类，有新消息达到，它需要哪个Grain类实例，需要调用特定的方法等。

经过以上铺垫，要想创造一个Orleans完全体，我来用vs2017创建一个解决方案，里面添加4个项目：Client，Host，Grains，IGrains。它们的作用分别解释如下：

Client：这个显而易见，里面就是要运行GrainClient的。它要和Host通信，这就要求它引用IGrains项目。这是个控制台项目
Host：这个也是显而易见，里面就是要运行Silo的。它应该引用Grains项目以及IGrains项目，因为它要承载Grain（这就要求引用Grains类），并且需要Grain实例间的通信（这就要求引用IGrains项目），这是个控制台项目
Grains：这个里面实现所有IGrain载明的接口，实现所有的Grain类，包括它们的方法以及字段。（它要求引用IGrain。。。废话）这是个类库项目
IGrains：这里放置所有Grains类要扩展的接口。这是个类库项目。

　　同时为了使用Orleans框架，我们还需要引用Orleans的类库，官方教程里有方案，不过，我们采用简单的办法，统一引用一个类库集合，下文有述。

　　好吧，以上解释不管懂与不懂，你就暂且记下，先按照步骤一步一步来吧。也许某个阶段，你就突然懂了。我相信在读的各位对这种醍醐灌顶的感觉一定不陌生。

　　按照以上套路，我开始了我的工作，我打算跟世界say Hi：

　　二.创建

　　我创建了四个项目的解决方案，它长成这个样子,注意它们的.net框架版本都是4.6.1：

　　好了我们要引用Orleans类库啦，说了半天，终于要主角登场啦，好激动，所以我nuget引用了Microsoft.Orleans.Server，它长这样子：

　　里面没有实际内容，我现在先弄IGrains，它很简单，就一个接口一个方法：长成这样：

　　我再弄Grains项目：它就是要实现IGrains项目里的接口,所以先引用哪个项目,然后实现它，长这样子。

　　我再实现Client项目，它需要引用IGrains项目,它长这样子：

　　最后是Host类，它长这样子：

　　现在我高兴的运行这个Orleans完全体，它再一连串的日志记录之后，跳出了 hello world如下图

　　…我成功地创造了Orleans地完全体。好了全系列文章到此结束。

补充

　　噢，我还需要补充一下下。

　　搞了半天，闹这么大动静，就写了个简版的WCF？并不是，这里只是展示了码Orleans的主要步骤。这里有几个要点需要解释一下：

1.IGrains的所有接口方法，必须是返回Task类的。这个是必须的，因为Orleans的“单线程机制”，是建立在Task类之上的。它是利用TaskScheduler类，实现“单线程机制”的。啥？有人问怎么实现的？你确信自己入门教程还没有看完就想知道?…以后再说吧。反正接口的方法，必须是返回Task。

2.IGrains接口扩展自IGrainWithInteger接口，这个IGrainWithInteger接口是Orleans提供的，之前说过，Grain实例之间需要通信，这就需要彼此区分，要有各自的主标识。这个接口，就规定了主标识是长整数（名字是整数，但是实际上是长整数）。Grain实例的主标识还可以是其他类型：比如字符串和Guid等等。

3.Grains项目中，实现了我规定的接口，就表明自己的主标识是长整数，它又扩展自Grain类，就表明自己受“单线程机制”约束了

4.Host项目，只是引用了Grains项目，但是没有再代码中具体使用。它如何知道自己要承载哪些Grain类？Host利用反射检查所有目录里的类库文件，如果找到grain类，它就加载，并管理起来

5.GrainClient有静态的，有动态的类，我这里先使用静态类讲解。动态类其实一样。我调用的时候，使用一个参数“12345”。就是要告诉Host。我要激活主标识是12345的Grain类实例。然后又调用了它的say方法。它聪明的再host的控制台窗口打印出say hello。

　　到现在，我们就明白了，再Orleans的世界里，给grain发送消息，实质上是调用对应的接口，grain实例接收到消息以后，使用对应的方法进行处理。（吃瓜群众：这不就是一个RPC框架嘛…呵呵。）

　　在这个简单的例子里，展现出的东西还有很多，不过今天很晚了，打完收工。明天继续说说这个例子展现的内容。