Модель акторов

Модель акторов — модель параллельных вычислений, в которой актор рассматривается как основной строительный блок.

Для модели акторов присуще следующее:

Появляется актор — некая программная сущность (процесс), которая живёт как бы сама по себе (сильно изолирована). Актор имеет своё собственное состояние, изолированное от других; акторы не имеют общих ресурсов.
Взаимодействие между акторами реализуется через сообщения — передаваемую друг другу информацию. Если один актор делится какими-либо данными с другим актором, эти данные попросту дублируются в памяти, и каждый актор получает доступ к своему дублю, с которым может делать что угодно. В результате не возникают состояния гонки и взаимные блокировки.
Пересылаемые сообщения отделены от акторов, для взаимодействия с сообщениями существуют специальные почтовые ящики.
Чтобы отправить сообщение другому актору, необходимо и достаточно знать адрес (уникальное имя) другого актора. Адрес (имя) можно узнать или самому создав актора, или получив адрес (имя) в сообщении.
Ограничений на порядок прибытия сообщений нет. Однако в Эрланге есть всё-такие кое-какое ограничение: если взять только общение двух акторов между собой, то сообщения от одного к другому будут приходить точно в той же последовательности, что и были посланы.
Один актор может породить другого актора, тот — третьего и т.д. Нет никакой гарантии, что при очередном запуске программы сеть из акторов будет иметь такой же вид, что и прежде. Может быть так, например, что при первом запуске акторы выстроятся линейно, при втором будет древовидная топология, при третьем — кольцевая.
Создание и уничтожение акторов — лёгкая операция. Актор, если ему угодно, может сам себя завершить.
Возможность нелокальной обработки ошибок (не сам актор обрабатывает ошибку в себе, а другой). Акторы делают то, что должны делать, или терпят неудачу. Акторы могут быть связаны: при падении одного рушится другой.

В Эрланге модель акторов поддерживается “из коробки”, максимально просто и удобно. Спаунить акторов максимально просто. В сообщениях от актора к актору можно наравне с другими термами передавать пиды. Состояние актора удобно хранить в виде ETS/DETS-таблицы. В случае с DETS несколько акторов могут получить к ней доступ. Это ещё один способ обмениваться информацией.

Изначально Эрланг разрабатывался под влиянием модели CSP Тони Хоара, а не модели акторов. В официальной документации по Эрлангу слово “актор” не употребляется. Используется “процесс”. Но, чтобы не путать процессы внутри виртуальной машины и процессы операционки, многие используют термин “актор”. Что касается модели CSP, в ней не сразу, но тоже был заложен принцип неограниченного недетерминизма, присущий модели акторов.

Модель акторов позволяет реализовывать параллельные вычисления в одном ключе. Во многих других языках программирования этому служат async/await плюс использование потоков. Первое используется для быстротечных операций вроде считывания данных из файла, а второе (значительно более тяжеловесное) — для более длинных задач (чтобы использовать возможности многоядерного процессора).

В Эрланге всё конкурентное осуществляется типично: спаунится актор, получаем его пид, посылаем актору сообщения, от него ждём сообщений, актор может моментально выполниться, а может работать часами и годами. В Эрланге актор это внутренний процесс виртуальной машины, а не системный, поэтому он очень лёгкий, и на современном компьютере можно запустить конкурентно миллионы акторов.

Автор модели акторов — Карл Хьюитт (1944 — 2022).