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渡されたメッセージを処理する Actor という新しいクラスを作成しました。私が直面している問題は、関連しているが異なるメッセージをアクターに渡す最もエレガントな方法を見つけ出すことです。私の最初のアイデアは継承を使用することですが、非常に肥大化しているように見えますが、明確な要件である強力な型です。

アイデアはありますか?

private abstract class QueueMessage { }

private class ClearMessage : QueueMessage 
{
    public static readonly ClearMessage Instance = new ClearMessage();

    private ClearMessage() { }
}

private class TryDequeueMessage : QueueMessage 
{
    public static readonly TryDequeueMessage Instance = new TryDequeueMessage();

    private TryDequeueMessage() { }
}

private class EnqueueMessage : QueueMessage 
{
    public TValue Item { get; private set; }

    private EnqueueMessage(TValue item)
    {
        Item = item;
    }
}

アクタークラス

/// <summary>Represents a callback method to be executed by an Actor.</summary>
/// <typeparam name="TReply">The type of reply.</typeparam>
/// <param name="reply">The reply made by the actor.</param>
public delegate void ActorReplyCallback<TReply>(TReply reply);

/// <summary>Represents an Actor which receives and processes messages in concurrent applications.</summary>
/// <typeparam name="TMessage">The type of message this actor accepts.</typeparam>
/// <typeparam name="TReply">The type of reply made by this actor.</typeparam>
public abstract class Actor<TMessage, TReply> : IDisposable
{
    /// <summary>The default total number of threads to process messages.</summary>
    private const Int32 DefaultThreadCount = 1;


    /// <summary>Used to serialize access to the message queue.</summary>
    private readonly Locker Locker;

    /// <summary>Stores the messages until they can be processed.</summary>
    private readonly System.Collections.Generic.Queue<Message> MessageQueue;

    /// <summary>Signals the actor thread to process a new message.</summary>
    private readonly ManualResetEvent PostEvent;

    /// <summary>This tells the actor thread to stop reading from the queue.</summary>
    private readonly ManualResetEvent DisposeEvent;

    /// <summary>Processes the messages posted to the actor.</summary>
    private readonly List<Thread> ActorThreads;


    /// <summary>Initializes a new instance of the Genex.Concurrency&lt;TRequest, TResponse&gt; class.</summary>
    public Actor() : this(DefaultThreadCount) { }

    /// <summary>Initializes a new instance of the Genex.Concurrency&lt;TRequest, TResponse&gt; class.</summary>
    /// <param name="thread_count"></param>
    public Actor(Int32 thread_count)
    {
        if (thread_count < 1) throw new ArgumentOutOfRangeException("thread_count", thread_count, "Must be 1 or greater.");

        Locker = new Locker();
        MessageQueue = new System.Collections.Generic.Queue<Message>();
        EnqueueEvent = new ManualResetEvent(true);
        PostEvent = new ManualResetEvent(false);
        DisposeEvent = new ManualResetEvent(true);
        ActorThreads = new List<Thread>();

        for (Int32 i = 0; i < thread_count; i++)
        {
            var thread = new Thread(ProcessMessages);
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
            ActorThreads.Add(thread);
        }
    }


    /// <summary>Posts a message and waits for the reply.</summary>
    /// <param name="value">The message to post to the actor.</param>
    /// <returns>The reply from the actor.</returns>
    public TReply PostWithReply(TMessage message)
    {
        using (var wrapper = new Message(message))
        {
            lock (Locker) MessageQueue.Enqueue(wrapper);
            PostEvent.Set();
            wrapper.Channel.CompleteEvent.WaitOne();
            return wrapper.Channel.Value;
        }
    }

    /// <summary>Posts a message to the actor and executes the callback when the reply is received.</summary>
    /// <param name="value">The message to post to the actor.</param>
    /// <param name="callback">The callback that will be invoked once the replay is received.</param>
    public void PostWithAsyncReply(TMessage value, ActorReplyCallback<TReply> callback)
    {
        if (callback == null) throw new ArgumentNullException("callback");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => callback(PostWithReply(value)));
    }

    /// <summary>Performs application-defined tasks associated with freeing, releasing, or resetting unmanaged resources.</summary>
    public void Dispose()
    {
        if (DisposeEvent.WaitOne(10))
        {
            DisposeEvent.Reset();
            PostEvent.Set();

            foreach (var thread in ActorThreads)
            {
                thread.Join();
            }

            ((IDisposable)PostEvent).Dispose();
            ((IDisposable)DisposeEvent).Dispose();
        }
    }

    /// <summary>Processes a message posted to the actor.</summary>
    /// <param name="message">The message to be processed.</param>
    protected abstract void ProcessMessage(Message message);

    /// <summary>Dequeues the messages passes them to ProcessMessage.</summary>
    private void ProcessMessages()
    {
        while (PostEvent.WaitOne() && DisposeEvent.WaitOne(10))
        {
            var message = (Message)null;

            while (true)
            {
                lock (Locker)
                {
                    message = MessageQueue.Count > 0 ?
                        MessageQueue.Dequeue() :
                        null;

                    if (message == null)
                    {
                        PostEvent.Reset();
                        break;
                    }
                }

                try
                {
                    ProcessMessage(message);
                }
                catch
                {

                }
            }
        }
    }


    /// <summary>Represents a message that is passed to an actor.</summary>
    protected class Message : IDisposable
    {
        /// <summary>The actual value of this message.</summary>
        public TMessage Value { get; private set; }

        /// <summary>The channel used to give a reply to this message.</summary>
        public Channel Channel { get; private set; }


        /// <summary>Initializes a new instance of Genex.Concurrency.Message class.</summary>
        /// <param name="value">The actual value of the message.</param>
        public Message(TMessage value)
        {
            Value = value;
            Channel = new Channel();
        }


        /// <summary>Performs application-defined tasks associated with freeing, releasing, or resetting unmanaged resources.</summary>
        public void Dispose()
        {
            Channel.Dispose();
        }
    }

    /// <summary>Represents a channel used by an actor to reply to a message.</summary>         
    protected class Channel : IDisposable
    {
        /// <summary>The value of the reply.</summary>
        public TReply Value { get; private set; }

        /// <summary>Signifies that the message has been replied to.</summary>
        public ManualResetEvent CompleteEvent { get; private set; }


        /// <summary>Initializes a new instance of Genex.Concurrency.Channel class.</summary>
        public Channel()
        {
            CompleteEvent = new ManualResetEvent(false);
        }

        /// <summary>Reply to the message received.</summary>
        /// <param name="value">The value of the reply.</param>
        public void Reply(TReply value)
        {
            Value = value;
            CompleteEvent.Set();
        }

        /// <summary>Performs application-defined tasks associated with freeing, releasing, or resetting unmanaged resources.</summary>
        public void Dispose()
        {
            ((IDisposable)CompleteEvent).Dispose();
        }
    }
}
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6 に答える 6

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Steve Gilham は、コンパイラが実際に判別共用体をどのように処理するかを要約しました。独自のコードについては、その単純化されたバージョンを検討できます。次の F# が与えられます。

type QueueMessage<T> = ClearMessage | TryDequeueMessage | EnqueueMessage of T

C# でエミュレートする 1 つの方法を次に示します。

public enum MessageType { ClearMessage, TryDequeueMessage, EnqueueMessage }

public abstract class QueueMessage<T>
{
    // prevents unwanted subclassing
    private QueueMessage() { }

    public abstract MessageType MessageType { get; }

    /// <summary>
    /// Only applies to EnqueueMessages
    /// </summary>
    public abstract T Item { get; }

    public static QueueMessage<T> MakeClearMessage() { return new ClearMessage(); }
    public static QueueMessage<T> MakeTryDequeueMessage() { return new TryDequeueMessage(); }
    public static QueueMessage<T> MakeEnqueueMessage(T item) { return new EnqueueMessage(item); }


    private sealed class ClearMessage : QueueMessage<T>
    {
        public ClearMessage() { }

        public override MessageType MessageType
        {
            get { return MessageType.ClearMessage; }
        }

        /// <summary>
        /// Not implemented by this subclass
        /// </summary>
        public override T Item
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
    }

    private sealed class TryDequeueMessage : QueueMessage<T>
    {
        public TryDequeueMessage() { }

        public override MessageType MessageType
        {
            get { return MessageType.TryDequeueMessage; }
        }

        /// <summary>
        /// Not implemented by this subclass
        /// </summary>
        public override T Item
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
    }

    private sealed class EnqueueMessage : QueueMessage<T>
    {
        private T item;
        public EnqueueMessage(T item) { this.item = item; }

        public override MessageType MessageType
        {
            get { return MessageType.EnqueueMessage; }
        }

        /// <summary>
        /// Gets the item to be enqueued
        /// </summary>
        public override T Item { get { return item; } }
    }
}

が指定されたコードでは、パターン マッチングの代わりにプロパティをQueueMessageオンにして、sでのみプロパティにアクセスするようにします。MessageTypeItemEnqueueMessage

編集

Juliet のコードに基づいた別の方法を次に示します。ただし、C# からより使いやすいインターフェイスが得られるように、物事を合理化しようとしました。MethodNotImplementedこれは、例外を取得できないという点で、以前のバージョンよりも優れています。

public abstract class QueueMessage<T>
{
    // prevents unwanted subclassing
    private QueueMessage() { }

    public abstract TReturn Match<TReturn>(Func<TReturn> clearCase, Func<TReturn> tryDequeueCase, Func<T, TReturn> enqueueCase);

    public static QueueMessage<T> MakeClearMessage() { return new ClearMessage(); }
    public static QueueMessage<T> MakeTryDequeueMessage() { return new TryDequeueMessage(); }
    public static QueueMessage<T> MakeEnqueueMessage(T item) { return new EnqueueMessage(item); }

    private sealed class ClearMessage : QueueMessage<T>
    {
        public ClearMessage() { }

        public override TReturn Match<TReturn>(Func<TReturn> clearCase, Func<TReturn> tryDequeueCase, Func<T, TReturn> enqueueCase)
        {
            return clearCase();
        }
    }

    private sealed class TryDequeueMessage : QueueMessage<T>
    {
        public TryDequeueMessage() { }

        public override TReturn Match<TReturn>(Func<TReturn> clearCase, Func<TReturn> tryDequeueCase, Func<T, TReturn> enqueueCase)
        {
            return tryDequeueCase();
        }
    }

    private sealed class EnqueueMessage : QueueMessage<T>
    {
        private T item;
        public EnqueueMessage(T item) { this.item = item; }

        public override TReturn Match<TReturn>(Func<TReturn> clearCase, Func<TReturn> tryDequeueCase, Func<T, TReturn> enqueueCase)
        {
            return enqueueCase(item);
        }
    }
}

このコードは次のように使用します。

public class MessageUserTest
{
    public void Use()
    {
        // your code to get a message here...
        QueueMessage<string> msg = null; 

        // emulate pattern matching, but without constructor names
        int i =
            msg.Match(
                clearCase:      () => -1,
                tryDequeueCase: () => -2,
                enqueueCase:     s =>  s.Length);
    }
}
于 2010-02-23T21:36:22.763 に答える
6

サンプルコードではPostWithAsyncReply、の観点から実装しますPostWithReply。これは理想的ではありません。これは、呼び出しPostWithAsyncReplyてアクターが処理するのに時間がかかる場合、実際には2つのスレッドが拘束されていることを意味します。1つはアクターを実行し、もう1つはアクターの終了を待機します。非同期の場合は、1つのスレッドでアクターを実行してから、コールバックを呼び出す方がよいでしょう。(明らかに、同期の場合、2つのスレッドのタイアップを回避することはできません)。

アップデート:

上記の詳細:実行するスレッドの数を示す引数を使用してアクターを作成します。簡単にするために、すべてのアクターが1つのスレッドで実行されると仮定します(アクターは1つのスレッドのみが直接アクセスするため、ロックなしで内部状態を持つことができるため、実際には非常に良い状況です)。

アクターAはアクターBに電話をかけ、応答を待ちます。要求を処理するために、アクターBはアクターCを呼び出す必要があります。したがって、AとBの唯一のスレッドが待機しており、実際にCPUに実行する作業を与えるのはCだけです。マルチスレッドについてはこれだけです!しかし、これはあなたがいつも答えを待つならばあなたが得るものです。

さて、各アクターで開始するスレッドの数を増やすことができます。しかし、あなたは彼らを始めて、彼らが何もしないで座っていることができるようにするでしょう。スタックは大量のメモリを消費し、コンテキストの切り替えにはコストがかかる可能性があります。

したがって、コールバックメカニズムを使用してメッセージを非同期で送信し、完成した結果を取得できるようにすることをお勧めします。実装の問題は、純粋に座って待つために、スレッドプールから別のスレッドを取得することです。したがって、基本的には、スレッド数を増やすという回避策を適用します。実行しないタスクにスレッドを割り当てます。

PostWithReplyの観点からPostWithAsyncReply、つまり逆の方法で実装する方がよいでしょう。非同期バージョンは低レベルです。私のデリゲートベースの例に基づいて構築します(コードの入力が少ないためです!):

private bool InsertCoinImpl(int value) 
{
    // only accept dimes/10p/whatever it is in euros
    return (value == 10);
}

public void InsertCoin(int value, Action<bool> accepted)
{
    Submit(() => accepted(InsertCoinImpl(value)));
}

したがって、プライベート実装はブール値を返します。パブリック非同期メソッドは、戻り値を受け取るアクションを受け入れます。プライベート実装とコールバックアクションの両方が同じスレッドで実行されます。

うまくいけば、同期して待機する必要性は少数派のケースになるでしょう。ただし、必要な場合は、ヘルパーメソッドによって提供される可能性があります。これは完全に汎用であり、特定のアクターやメッセージタイプに関連付けられていません。

public static T Wait<T>(Action<Action<T>> activity)
{
    T result = default(T);
    var finished = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);

    activity(r =>
        {
            result = r;
            finished.Set();
        });

    finished.WaitOne();
    return result;
}

だから今、他の俳優で私たちは言うことができます:

bool accepted = Helpers.Wait<bool>(r => chocMachine.InsertCoin(5, r));

type引数Waitは不要かもしれませんが、これをコンパイルしようとしたことはありません。ただし、Wait基本的にはコールバックを魔法のように作成して、非同期メソッドに渡すことができます。外部では、コールバックに渡されたものを戻り値として返すだけです。Wait渡すラムダは、実際には。を呼び出したのと同じスレッドで実行されることに注意してくださいWait

通常のプログラムに戻ります...

あなたが尋ねた実際の問題に関しては、あなたは俳優に何かをさせるためにメッセージを送ります。代表者はここで役に立ちます。これにより、コンパイラーにデータを含むクラス、明示的に呼び出す必要のないコンストラクター、およびメソッドを効果的に生成させることができます。たくさんの小さなクラスを書く必要がある場合は、デリゲートに切り替えてください。

abstract class Actor
{
    Queue<Action> _messages = new Queue<Action>();

    protected void Submit(Action action)
    {
        // take out a lock of course
        _messages.Enqueue(action);
    }

    // also a "run" that reads and executes the 
    // message delegates on background threads
}

これで、特定の派生アクターが次のパターンに従います。

class ChocolateMachineActor : Actor
{
    private void InsertCoinImpl(int value) 
    {
        // whatever...
    }

    public void InsertCoin(int value)
    {
        Submit(() => InsertCoinImpl(value));
    }
}

したがって、アクターにメッセージを送信するには、パブリックメソッドを呼び出すだけです。プライベートImplメソッドが実際の作業を行います。たくさんのメッセージクラスを手で書く必要はありません。

明らかに、返信については省略しましたが、それはすべて、より多くのパラメーターを使用して実行できます。(上記の更新を参照してください)。

于 2010-02-23T22:04:00.917 に答える
6

ユニオン タイプとパターン マッチングは、ビジター パターンにかなり直接的にマップされます。これについては、以前に数回投稿しました。

したがって、さまざまなタイプのメッセージを渡したい場合は、ビジター パターンの実装に行き詰まります。

(警告、テストされていないコードが先にありますが、どのように行われたかがわかります)

次のようなものがあるとしましょう。

type msg =
    | Add of int
    | Sub of int
    | Query of ReplyChannel<int>


let rec counts = function
    | [] -> (0, 0, 0)
    | Add(_)::xs -> let (a, b, c) = counts xs in (a + 1, b, c)
    | Sub(_)::xs -> let (a, b, c) = counts xs in (a, b + 1, c)
    | Query(_)::xs -> let (a, b, c) = counts xs in (a, b, c + 1)

最終的には、このかさばる C# コードになります。

interface IMsgVisitor<T>
{
    T Visit(Add msg);
    T Visit(Sub msg);
    T Visit(Query msg);
}

abstract class Msg
{
    public abstract T Accept<T>(IMsgVistor<T> visitor)
}

class Add : Msg
{
    public readonly int Value;
    public Add(int value) { this.Value = value; }
    public override T Accept<T>(IMsgVisitor<T> visitor) { return visitor.Visit(this); }
}

class Sub : Msg
{
    public readonly int Value;
    public Add(int value) { this.Value = value; }
    public override T Accept<T>(IMsgVisitor<T> visitor) { return visitor.Visit(this); }
}

class Query : Msg
{
    public readonly ReplyChannel<int> Value;
    public Add(ReplyChannel<int> value) { this.Value = value; }
    public override T Accept<T>(IMsgVisitor<T> visitor) { return visitor.Visit(this); }
}

メッセージで何かをしたいときはいつでも、ビジターを実装する必要があります。

class MsgTypeCounter : IMsgVisitor<MsgTypeCounter>
{
    public readonly Tuple<int, int, int> State;    

    public MsgTypeCounter(Tuple<int, int, int> state) { this.State = state; }

    public MsgTypeCounter Visit(Add msg)
    {
        Console.WriteLine("got Add of " + msg.Value);
        return new MsgTypeCounter(Tuple.Create(1 + State.Item1, State.Item2, State.Item3));
    }

    public MsgTypeCounter Visit(Sub msg)
    {
        Console.WriteLine("got Sub of " + msg.Value);
        return new MsgTypeCounter(Tuple.Create(State.Item1, 1 + State.Item2, State.Item3));
    }

    public MsgTypeCounter Visit(Query msg)
    {
        Console.WriteLine("got Query of " + msg.Value);
        return new MsgTypeCounter(Tuple.Create(State.Item1, 1 + State.Item2, State.Item3));
    }
}

最後に、次のように使用できます。

var msgs = new Msg[] { new Add(1), new Add(3), new Sub(4), new ReplyChannel(null) };
var counts = msgs.Aggregate(new MsgTypeVisitor(Tuple.Create(0, 0, 0)),
    (acc, x) => x.Accept(acc)).State;

はい、見た目は鈍いですが、それがクラスに複数のメッセージをタイプセーフな方法で渡す方法であり、それが C# で共用体を実装しない理由でもあります ;)

于 2010-02-23T19:57:23.287 に答える
2

ロングショットですが、とにかく..

識別された共用体はADT(抽象データ型)のF#であると想定しています。つまり、タイプはいくつかのものの1つである可能性があります。

2つある場合は、2つの型パラメーターを持つ単純なジェネリッククラスに入れてみてください。

 public struct DiscriminatedUnion<T1,T2>
 {   
      public DiscriminatedUnion(T1 t1) { value = t1; }
      public DiscriminatedUnion(T2 t1) { value = t2; }


      public static implicit operator T1(DiscriminatedUnion<T1,T2> du) {return (T1)du.value; }
      public static implicit operator T2(DiscriminatedUnion<T1,T2> du) {return (T2)du.value; }

      object value;
 }

3回以上機能させるには、このクラスを何度も複製する必要があります。実行時型に応じて関数のオーバーロードの解決策を持っている人はいますか?

于 2010-02-23T19:27:12.857 に答える
2

これがあれば

type internal Either<'a, 'b> =
  | Left of 'a
  | Right of 'b

F# では、クラス用に生成された CLR に相当する C# には、次のEither<'a, 'b>ような内部型があります。

internal  class _Left : Either<a, b>
{
     internal readonly a left1;
     internal _Left(a left1);
}

それぞれにタグ、ゲッター、およびファクトリ メソッドがあります

internal const  int tag_Left = 0;
internal static  Either<a, b> Left(a Left1);
internal a Left1 {  get; }

加えて識別器

internal int  Tag { get; }

インターフェイスを実装するための多数のメソッドIStructuralEquatable, IComparable, IStructuralComparable

于 2010-02-23T19:39:37.667 に答える
0

C#のDiscriminated unionには、コンパイル時にチェックされるDiscriminatedUnionタイプがあります。

private class ClearMessage
{
    public static readonly ClearMessage Instance = new ClearMessage();    
    private ClearMessage() { }
}

private class TryDequeueMessage 
{
    public static readonly TryDequeueMessage Instance = new TryDequeueMessage();    
    private TryDequeueMessage() { }
}

private class EnqueueMessage
{
    public TValue Item { get; private set; }    
    private EnqueueMessage(TValue item) { Item = item; }
}

識別された共用体の使用は、次のように実行できます。

// New file
// Create an alias
using Message = Union<ClearMessage, TryDequeueMessage, EnqueMessage>;

int ProcessMessage(Message msg)
{
   return Message.Match(
      clear => 1,
      dequeue => 2,
      enqueue => 3);
}
于 2011-09-05T00:40:49.447 に答える