mannequin acteur

On peut considérer que les premiers programmes concurrents étaient des gestionnaires d'interruptions . Lors de son fonctionnement normal, un ordinateur devait pouvoir recevoir des informations de l'extérieur (caractères saisis au clavier, paquets provenant d'un réseau, etc. ). Ainsi, lorsque ces informations arrivaient, l'exécution de l'ordinateur était interrompue et un code spécial (appelé gestionnaire d'interruptions) était exécuté pour placer les informations dans une mémoire tampon de données où elles pourraient être récupérées ultérieurement.

Au début des années 1960, les interruptions ont commencé à être utilisées pour simuler l'exécution concurrente de plusieurs programmes sur un même processeur. La ​​concurrence avec mémoire partagée a soulevé le problème du contrôle de concurrence . Initialement, ce problème était conçu comme un problème d' exclusion mutuelle sur un seul ordinateur. Edsger Dijkstra a développé les sémaphores et, plus tard, entre 1971 et 1973, Tony Hoare et Per Brinch Hansen ont développé les moniteurs pour résoudre le problème d'exclusion mutuelle. Cependant, aucune de ces solutions ne fournissait de construction de langage de programmation permettant d'encapsuler l'accès aux ressources partagées. Cette encapsulation a été réalisée ultérieurement par la construction du sérialiseur ([Hewitt et Atkinson 1977, 1979] et [Atkinson 1980]).

Les premiers modèles de calcul ( machines de Turing , postproductions, lambda-calcul , etc. ) étaient basés sur les mathématiques et utilisaient un état global pour représenter une étape de calcul (généralisé ultérieurement dans [McCarthy et Hayes 1969] et [Dijkstra 1976] ; voir « Ordres d’événements versus état global »). Chaque étape de calcul consistait à passer d’un état global à l’état global suivant. Cette approche par état global a été reprise dans la théorie des automates pour les machines à états finis et les machines à pile , y compris leurs versions non déterministes . Ces automates non déterministes possèdent la propriété de non-déterminisme borné ; autrement dit, si une machine s’arrête toujours lorsqu’elle démarre dans son état initial, alors le nombre d’états dans lesquels elle s’arrête est borné.

Edsger Dijkstra a approfondi l'approche de l'état global non déterministe. Son modèle a suscité une controverse concernant le non-déterminisme illimité (ou indétermination illimitée ), une propriété de la concurrence selon laquelle le délai de traitement d'une requête peut devenir illimité en raison de l'arbitrage des conflits d'accès aux ressources partagées, tout en garantissant que la requête sera finalement traitée . Hewitt a soutenu que le modèle d'acteurs devait assurer cette garantie de service. Dans le modèle de Dijkstra, bien que l'intervalle de temps entre l'exécution d'instructions séquentielles sur un ordinateur puisse être illimité, un programme (parallèle) initialisé dans un état bien défini ne peut se terminer que dans un nombre limité d'états [Dijkstra 1976]. Par conséquent, son modèle ne pouvait garantir le service. Dijkstra a affirmé qu'il était impossible de mettre en œuvre le non-déterminisme illimité.

Hewitt soutenait le contraire : il n’existe aucune limite quant au temps nécessaire à un circuit de calcul appelé arbitre pour se stabiliser (voir métastabilité (électronique) ). Les arbitres sont utilisés dans les ordinateurs pour gérer le fonctionnement asynchrone des horloges par rapport aux entrées externes, telles que les saisies au clavier, les accès disque, les entrées réseau, etc. Ainsi, la réception d’un message envoyé à un ordinateur peut prendre un temps illimité, et pendant ce temps, l’ordinateur peut parcourir un nombre illimité d’états.

Le modèle d'acteur présente un non-déterminisme illimité qui a été capturé dans un modèle mathématique par Will Clinger en utilisant la théorie des domaines . Dans le modèle d'acteur, il n'y a pas d'état global.des paquets IP ) ; aucune négociation synchrone avec le destinataire n'est requise.

L'évolution naturelle du modèle d'acteurs a consisté à autoriser les adresses dans les messages. Influencé par les réseaux à commutation de paquets [1961 et 1964], Hewitt a proposé le développement d'un nouveau modèle de calcul concurrent dans lequel les communications ne comporteraient aucun champ obligatoire : elles pourraient être vides. Bien entendu, si l'expéditeur d'une communication souhaitait qu'un destinataire ait accès à des adresses que ce dernier ne possédait pas déjà, l'adresse devrait être incluse dans la communication.

Par exemple, un acteur peut avoir besoin d'envoyer un message à un acteur destinataire dont il attend une réponse. Cependant, cette réponse sera en réalité traitée par un troisième acteur configuré pour la recevoir et la traiter (par exemple, un autre acteur implémentant le modèle observateur ). L'acteur initial peut alors envoyer une communication contenant le message à envoyer, ainsi que l'adresse du troisième acteur qui traitera la réponse. Ce troisième acteur est appelé reprise (ou continuation , ou encore cadre de pile ). Lorsque l'acteur destinataire est prêt à répondre, il envoie le message de réponse à l' adresse de la reprise indiquée dans la communication initiale.

Ainsi, la capacité des acteurs à créer de nouveaux acteurs avec lesquels ils peuvent échanger des communications, ainsi que la possibilité d'inclure les adresses d'autres acteurs dans les messages, donne aux acteurs la possibilité de créer et de participer à des relations topologiques arbitrairement variables les uns avec les autres, tout comme les objets dans Simula et d'autres langages orientés objet peuvent également être composés relationnellement en topologies variables d'objets échangeant des messages.

Contrairement à l'approche précédente fondée sur la composition de processus séquentiels, le modèle d'acteurs a été développé comme un modèle intrinsèquement concurrent. Dans le modèle d'acteurs, la séquentialité est un cas particulier qui découle du calcul concurrent, tel qu'expliqué dans la théorie du modèle d'acteurs .

Une autre caractéristique importante du modèle d'acteur est la localité.

La localité signifie que lors du traitement d'un message, un acteur ne peut envoyer de messages qu'aux adresses qu'il reçoit dans le message, aux adresses qu'il possédait déjà avant de recevoir le message, et aux adresses des acteurs qu'il crée pendant le traitement du message. (Voir cependant la section Synthèse des adresses des acteurs .)

La localité implique également l'absence de modification simultanée à plusieurs emplacements. En cela, elle diffère d'autres modèles de concurrence, comme le modèle des réseaux de Petri , où des jetons sont simultanément retirés de plusieurs emplacements et placés à d'autres.

L'idée de composer des systèmes d'acteurs en systèmes plus grands est un aspect important de la modularité qui a été développé dans la thèse de doctorat de Gul Agha, développé plus tard par Gul Agha, Ian Mason, Scott Smith et Carolyn Talcott .

Une innovation majeure a consisté à introduire un comportement spécifié sous forme de fonction mathématique pour exprimer l'action d'un acteur lors du traitement d'un message, notamment la spécification d'un nouveau comportement pour le traitement du message suivant. Les comportements ont fourni un mécanisme permettant de modéliser mathématiquement le partage en contexte de concurrence.

Les comportements ont également permis d'affranchir le modèle d'acteurs des détails d'implémentation, comme l'interpréteur de flux de jetons Smalltalk-72. Toutefois, l'implémentation efficace des systèmes décrits par le modèle d'acteurs requiert une optimisation poussée . Voir la section « Implémentation du modèle d'acteurs » pour plus de détails.

D'autres systèmes de concurrence ( par exemple , les calculs de processus ) peuvent être modélisés dans le modèle d'acteurs en utilisant un protocole de validation en deux phases .

Dans le modèle d'acteurs, la migration désigne la capacité des acteurs à changer de position. Par exemple , dans sa thèse, Aki Yonezawa a modélisé un bureau de poste où des acteurs clients pouvaient entrer, se déplacer à l'intérieur pendant leurs opérations, puis sortir. Un acteur capable de migrer peut être modélisé par un acteur de position qui change lorsque l'acteur migre. Cependant, la pertinence de cette modélisation est controversée et fait l'objet de recherches.câblage dans lequel les acteurs sont physiquement connectés

Les premiers travaux publiés par Robin Milner sur la concurrence étaient également remarquables en ce qu'ils ne reposaient pas sur la composition de processus séquentiels. Leurs travaux différaient du modèle d'acteurs car ils s'appuyaient sur un nombre fixe de processus de topologie fixe communiquant des nombres et des chaînes de caractères de manière synchrone. Le modèle original de processus séquentiels communicants (CSP) , publié par Tony Hoare, différait du modèle d'acteurs car il reposait sur la composition parallèle d'un nombre fixe de processus séquentiels connectés selon une topologie fixe et communiquant par passage de messages synchrone basé sur les noms de processus (voir l'historique du modèle d'acteurs et des calculs de processus ). Les versions ultérieures du CSP ont abandonné la communication basée sur les noms de processus au profit d'une communication anonyme via des canaux, une approche également utilisée dans les travaux de Milner sur le calcul des systèmes communicants (CCS) et le π-calcul .

Ces premiers modèles de Milner et Hoare présentaient tous deux la propriété de non-déterminisme borné. Le CSP théorique moderne ([Hoare 1985] et [Roscoe 2005]) fournit explicitement un non-déterminisme non borné.

Les réseaux de Petri et leurs extensions (par exemple, les réseaux de Petri colorés) ressemblent aux acteurs en ce qu'ils sont basés sur la transmission asynchrone de messages et un non-déterminisme illimité, tandis qu'ils ressemblent aux premiers CSP en ce qu'ils définissent des topologies fixes d'étapes de traitement élémentaires (transitions) et de référentiels de messages (lieux).

Le modèle d’acteur a influencé le développement du π-calcul et des calculs de processus ultérieurs . Dans sa conférence Turing, Robin Milner a écrit :

Le lambda-calcul pur ne repose que sur deux types d'éléments : les termes et les variables. Peut-on parvenir à la même concision pour un calcul de processus ? Carl Hewitt, avec son modèle d'acteurs, a relevé ce défi il y a longtemps ; il a affirmé qu'une valeur, un opérateur sur les valeurs et un processus devaient tous être de même nature : un acteur.

Cet objectif m'a impressionné, car il implique l'homogénéité et la complétude de l'expression… Mais il m'a fallu longtemps avant de comprendre comment l'atteindre en termes de calcul algébrique…

Dans l’esprit de Hewitt, notre première étape consiste donc à exiger que tout ce qui est désigné par des termes ou accessible par des noms — valeurs, registres, opérateurs, processus, objets — soit de même nature ; il s’agit de processus.

Le modèle d'acteurs a eu une influence considérable sur les pratiques commerciales. Par exemple, Twitter a utilisé des acteurs pour assurer la scalabilité de ses services . De nombreuses autres bibliothèques d'acteurs sont répertoriées dans la section « Bibliothèques et frameworks d'acteurs » ci-dessous.

• Actes 1, 2 et 3
• Acttalk
• Ani
• Cantor
• Rosette