前回は、アクターとはメッセージ受信ループを内包した並行に動く計算主体であること、Scalaにはアクタースタイルの並行プログラミングをサポートする基本機能やタイムアウト、Futureなどの便利な機能が備わっていることをご紹介しました。
今回は、アクターを実戦に投入するに当たって知っておきたい、パフォーマンスに関する議論について解説します。やや詳細に踏み込んでいきますが、「アクターには飽きたー」などと言わず、最後までお付き合いください。
なお、本稿ではScala Version 2.8.0を前提とします。Version 2.7.7のアクター用タスクスケジューラーは本稿の説明とは若干異なる動きをしますので、旧バージョンでの動作に興味がある方は、本稿最後のカコミ記事をご覧ください。
アクターとスレッドの関係
アクターの並列性は、JavaVMのスレッドを使って実装されています。このことはロックフリーなアクタースタイルでプログラムを組む上では特に考える必要がなく、むしろその下位構造を意識しなくてもいい高度な抽象化がアクターの強力さの源泉でもあります。
しかし、実際のプログラム開発においてアクターを使うとなると、その実行パフォーマンスやリソース消費について知らない訳にはいきません。
例えば、アクターとスレッドは一対一に対応するのでしょうか？ そうだとすると、アクターは気軽に生成できない高コストなオブジェクトであり、アプリケーション全体で利用するアクターの数を気にする必要がでてきます。
そこで、リスト1のような簡単な実験をしてみます。
import scala.actors.Actor
import scala.actors.Actor._
case object Show
// Showメッセージを受け取ったら、スレッド情報を表示して終わるアクター
class ShowActor extends Actor {
def act() {
receive {
case Show =>
var t = Thread.currentThread()
println("id = " + t.getId() + ", name = " + t.getName()) // スレッドIDと名前を表示
}
}
}
object App {
def main(args:Array[String]) {
val rts = List.range(0, 250) map { _ => new ShowActor } // 250個のアクターを生成
rts foreach { _.start } // アクター実行
rts foreach { _ ! Show } // Showメッセージの送信
}
}リスト1では、Showメッセージを受け取ったら、カレントスレッドのID番号と名前を表示して終わるアクターを250個作り、そのそれぞれにShowメッセージを送っています。もしアクターとスレッドが一対一対応するなら、このプログラムを実行すると、250個のスレッドIDが画面に羅列されるはずです。
リスト1実行結果は次のようになります。
$ scalac list1.scala <- コンパイル
$ scala -cp . App | sort | uniq <- 実行
id = 10, name = ForkJoinPool-1-worker-1
id = 11, name = ForkJoinPool-1-worker-2
id = 12, name = ForkJoinPool-1-worker-3
id = 9, name = ForkJoinPool-1-worker-0私の端末環境では、4種類のスレッドIDと名前が表示されました。つまり、250個のアクターを動作させたにもかかわらず、実際にアクターに割り当てられたスレッドは4種類だったということになります。実行環境によっては4種類だけではなく、もっと多くの種類のスレッドIDと名前が表示されることもありますが、250個よりは少ないはずです。
表示されたスレッドの名前からも想像できますが、実はScalaのアクターライブラリは環境に合わせた個数（最低でも、4個もしくはCPU数*2個のうち大きい方）のワーカースレッドを自動的に作成し、複数のアクターの実行のために少数のワーカースレッドを使い回します。
そもそもreceive関数によってメッセージ待ちになったアクターは、スレッドを占有している必要はありません。次回メッセージが届いたら動き出せばいいのですから、その間は別の処理をしていても構わないはずです。
Scalaのアクターライブラリにはこのようなスレッドの使い回しの仕組みがあり、利用する側としては多くのアクターを生成してもスレッドリソースの無駄遣いを気にしなくてもよいようになっています。
なお、動的に生成されるスレッドの個数の上限は、システムプロパティ actors.maxPoolSize で設定することができ、この値はデフォルトでは 256 になっています。もし256個以上の並列性が必要な場合には、この値を増やしておきましょう。
