在 scala Future 中执行类似 DAG 的操作

Question

我正在处理用例，其中我必须使用 scala Future 执行相互依赖的操作（定义为有向无环图）。基本上每个操作（比如 DAG 的节点）都将在 Future 中执行，并且一旦当前节点 Future 完成，后续的依赖节点将被触发（它们也应该在 Future 中）。这将一直持续到每个节点都完成处理或其中一个节点失败为止。到目前为止我有（最少的代码）：

def run(node: Node, result: Result): Unit = {
  val f: Future[(Node, Result)] = Future {
    // process current Node 
    ...
  }

  f onComplete {
    case Success(x) =>
      val n = x._1 // Current Node
      val r = x._2 // Result of current Node
      if (!n.isLeaf()) {
        n.children.foreach { z =>
          run(z, r)
        }
      } 
    case Failure(e) => throw e
  }
}

这是解决这个问题的正确方法吗（在回调中调用另一个 Future）？同样，一旦其中一个节点处理失败，我没有正确的方法停止其他运行未来。

这可以使用 Future 组合来解决吗？如果是这样，我该如何实现？

谢谢，
普拉文

Answer 1

这是一个更实用的方法：我们可以使用通用类型，而不是使用 Unit 作为 run/Future 的评估结果。通常您希望在功能上处理 Future 的结果，而不是其副作用。

我添加了类型注释和描述性变量名称，以便更容易理解。我还添加了一些案例来展示它是如何失败的。您还可以选择在发生故障时恢复而不是让一切都失败。但是，对于此问题，如果 child 计算依赖于 parent 值，则失败可能更合理。

import scala.concurrent.{Await, Future}
import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global
import scala.concurrent.duration._
import scala.util.Try

case class Node[T](value: T, children: List[Node[T]])

object DagFuture extends App {

  def run[A, B](node: Node[A], result: B)(nodeEval: (Node[A], B) => B)(aggregator: List[B] => B): Future[B] = {
    val nodeResult: Future[B] = Future(nodeEval(node, result))
    val allResults: Future[List[B]] = nodeResult.flatMap(r => Future.sequence(nodeResult :: node.children.map(x => run(x, r)(nodeEval)(aggregator))))
    val finalResult: Future[B] = allResults.map(cl => aggregator(cl))
    finalResult
  }

  val debugSum = (l: List[Int]) => {
    println(s"aggregating: $l")
    l.sum
  }

  def debugNodeEval(f: (Node[Int], Int) => Int)(n: Node[Int], r: Int) = {
    val eval = Try { f(n, r) }
    println(s"node: $n, result: $r, eval: $eval")
    eval.get
  }

  val debugNodeEvalDefault = debugNodeEval((n, r) => n.value + r) _

  val singleNodeDag = Node(1, Nil)
  val multiNodeDag = Node(1, List(Node(20, Nil), Node(300, Nil)))

  println("\nSINGLE NODE DAG EXAMPLE:")
  val singleNodeFuture = run(singleNodeDag, 0)(debugNodeEvalDefault)(debugSum)
  val singleNodeResult = Await.result(singleNodeFuture, 5 seconds)
  println(s"Single node result: $singleNodeResult")

  println("\nDAG PATH LENGTH EXAMPLE:")
  val pathLengthFuture = run(multiNodeDag, 0)(debugNodeEvalDefault)(debugSum)
  val pathLengthResult = Await.result(pathLengthFuture, 5 seconds)
  println(s"Path length: $pathLengthResult")

  println("\nFAILED DAG ROOT NODE EXAMPLE:")
  val failedRootNodeFuture = run(multiNodeDag, 0)(debugNodeEval((n, r) => throw new Exception))(debugSum)
  val failedRootNodePromise = Await.ready(failedRootNodeFuture, 5 seconds)
  println(s"Failed root node: ${failedRootNodePromise.value}")

  println("\nFAILED DAG CHILD NODE EXAMPLE:")
  val failedChildNodeFuture = run(multiNodeDag, 0)(debugNodeEval((n, r) => if (n.value == 300) throw new Exception else n.value + r))(debugSum)
  val failedChildNodePromise = Await.ready(failedChildNodeFuture, 5 seconds)
  println(s"Failed child node: ${failedChildNodePromise.value}")
}

打印这个：

SINGLE NODE DAG EXAMPLE:
node: Node(1,List()), result: 0, eval: Success(1)
aggregating: List(1)
Single node result: 1

DAG PATH LENGTH EXAMPLE:
node: Node(1,List(Node(20,List()), Node(300,List()))), result: 0, eval: Success(1)
node: Node(20,List()), result: 1, eval: Success(21)
node: Node(300,List()), result: 1, eval: Success(301)
aggregating: List(301)
aggregating: List(21)
aggregating: List(1, 21, 301)
Path length: 323

FAILED DAG ROOT NODE EXAMPLE:
node: Node(1,List(Node(20,List()), Node(300,List()))), result: 0, eval: Failure(java.lang.Exception)
Failed root node: Some(Failure(java.lang.Exception))

FAILED DAG CHILD NODE EXAMPLE:
node: Node(1,List(Node(20,List()), Node(300,List()))), result: 0, eval: Success(1)
node: Node(20,List()), result: 1, eval: Success(21)
aggregating: List(21)
node: Node(300,List()), result: 1, eval: Failure(java.lang.Exception)
Failed child node: Some(Failure(java.lang.Exception))

TL;DR

def run[A, B](node: Node[A], result: B)(nodeEval: (Node[A], B) => B)(aggregator: Traversable[B] => B): Future[B] = {
    val nodeResult = Future(nodeEval(node, result))
    val allResults = nodeResult flatMap { r => Future.sequence(nodeResult :: node.children.map { x => run(x, r)(nodeEval)(aggregator) }) }
    allResults map aggregator
  }

粗略地说，它只是一个 Future.flatMap(result => Future.sequence(children ...))。当 parent Future 完成时，其结果将在 flatMap 中传递给 children 计算。如果 parent Future 失败，整个计算也会失败。 sequence 将 Future 列表中的结果合并为一个 Future。 child Future 是 parent 到 children，以此类推。因此，同样的故障模式适用。

在 scala Future 中执行类似 DAG 的操作

execute DAG like operations in scala Future

scala

future

directed-acyclic-graphs