ActorSystem

Das ActorSystem ist der Top-Level-Container für Actors. Eines pro logischer Anwendung — manchmal eines pro Prozess, manchmal ein paar, die nebeneinander laufen (z.B. ein Worker-Thread-Isolations-Setup). Jeder Actor lebt innerhalb eines Systems; das System besitzt den Dispatcher (der die Nachrichtenverarbeitung plant), den Scheduler (der Timer ausführt), den Supervisionsbaum (der Actor-Fehler abfängt), den Event-Stream und alle Extensions, die du registriert hast.

Eines erstellen

import { ActorSystem } from 'actor-ts';

const system = ActorSystem.create('my-app');

Der String ist der Name des Systems — er erscheint in Actor-Pfaden (actor-ts://my-app/user/...), Log-Zeilen und der Cluster-Identifikation. Verschiedene Systeme können mit verschiedenen Namen koexistieren; derselbe Name in einem Cluster-Setup bedeutet “ich trete dem bestehenden Cluster bei”, ein anderer Name bedeutet “ich bin ein separater Cluster”.

create kehrt synchron zurück. Die Root-Guardians des Systems werden eifrig erzeugt; User-Actors existieren noch nicht — du spawnst sie über spawn (unten beschrieben).

Konfiguration

ActorSystem.create nimmt ein optionales Settings-Objekt als zweites Argument:

const actorSystemOptions = ActorSystemOptions.create()
  .withLogLevel(LogLevel.Info)
  .withConfigFile('./application.conf');
const system = ActorSystem.create('my-app', actorSystemOptions);

Die vollständige Settings-Form:

Feld	Zweck
logger	Eigene Logger-Instanz. Standardmäßig ein Console-Logger, der logLevel respektiert.
logLevel	Einer von debug / info / warn / error / off.
dispatcher	Eigener Dispatcher. Standardmäßig der Immediate-Dispatcher; tausche einen Microtask- oder Throughput-basierten ein, um das Scheduling anzupassen.
scheduler	Eigener Scheduler. Standardmäßig ein Echtzeit-Scheduler; Tests injizieren ManualScheduler, um die Zeit zu kontrollieren.
config	Entweder eine vorgefertigte Config oder ein einfaches Objekt mit HOCON-Overrides. Wird über die Referenz-Defaults + einer eventuellen application.conf gelegt.
configFile	Expliziter Pfad zu einer application.conf-Datei. Überschreibt die ACTOR_TS_CONFIG-Env-Variable und das CWD-Lookup.

Konstruktor-Settings gewinnen immer gegenüber allem in der Config — sie sind die expliziten Code-Level-Overrides.

HOCON-Config-Dateien

Für größere Anwendungen bevorzuge eine application.conf-Datei im Projekt-Root:

actor-ts {
  logger {
    level = "info"
  }
  dispatcher {
    throughput = 100
  }
  cluster {
    gossip-interval = 500ms
    failure-detector.unreachable-after = 1500ms
  }
}

Das Framework lädt sie automatisch, wenn vorhanden. ENV-Substitution (${?ENV_NAME}) funktioniert wie in der HOCON-Spec definiert — aus der Umgebung gezogene Werte fallen auf den Default zurück, wenn sie nicht gesetzt sind. Siehe Konfiguration für jeden Schlüssel, den das Framework liest.

Actors spawnen

Top-Level-Actors werden über system.spawn gespawnt:

const root = system.spawn(
  MyRootActor,
  'root',   // optionaler Name; Framework wählt einen, wenn weggelassen
);

Die zurückgegebene ActorRef ist ein Handle, keine Instanz. Gib es weiter, speichere es, übergib es an andere Actors.

Innerhalb eines Actors werden Child-Actors über context.spawn gespawnt, nicht über system.spawn:

class Parent extends Actor<...> {
  override onReceive(message) {
    const child = this.context.spawn(Child, 'worker');
  }
}

Kinder sind an den Lebenszyklus des Parents gebunden — wenn der Parent stoppt, stoppen zuerst alle Kinder. Fehler von Kindern eskalieren an die Supervisor-Strategie des Parents. Top-Level-Actors (aus system.spawn) eskalieren stattdessen an den Root-Guardian des Systems.

Die Guardian-Hierarchie

Jeder Actor hat einen Pfad unter dem System-Root. Drei “Guardian”-Top-Level-Actors sitzen direkt unter dem Root:

Wenn du system.spawn(actor, name) aufrufst, wird der Actor unter /user erzeugt. /user enthält nur, was dein Code erzeugt hat; alles, was das Framework für sich selbst erzeugt, liegt unter /system — eine Gruppe pro Subsystem, siehe Actor-Pfade für das vollständige Layout. Es gibt keine öffentliche API, um in /system zu spawnen.

Beim Terminieren gehen die beiden Guardians nacheinander, nicht gleichzeitig: /user wird vollständig geleert, dann /system. Diese Reihenfolge ist es, die einem postStop eines User-Actors erlaubt, die Framework-Actors zu erreichen, von denen er abhängt — sich beim PubSub-Mediator abmelden, einen Shard zurückgeben — statt mit ihnen um Dead Letters zu rennen.

Der /deadLetters-”Actor” ist speziell — Nachrichten an ein tell auf einer gestoppten Ref oder an eine nie existierte Ref werden dorthin geleitet. Standardmäßig loggt das System Dead Letters auf debug-Level; abonniere den Event-Stream, wenn du programmatisch reagieren willst.

Extensions

Extensions sind das Plugin-System des Frameworks. Cluster, Persistenz, DistributedData, DistributedPubSub, HTTP — sie sind alle Extensions. Du registrierst sie einmal auf System-Ebene und erreichst sie dann über system.extension(...):

import { Cluster, ClusterOptions, DistributedDataId } from 'actor-ts';

const cluster = await Cluster.join(system, ClusterOptions.create() /* ... */);
const dd = system.extension(DistributedDataId).start(cluster);

Extensions sind lazy: sie initialisieren sich nicht, bis du nach ihnen greifst. Eine App, die nie system.extension(DistributedDataId) aufruft, startet nie einen DD-Replicator. Das hält Single-Process-Apps klein; übernimm Features, indem du nach ihnen greifst, lass sie weg, indem du es nicht tust.

Eine eigene Extension schreiben

import { extensionId, type Extension, type ExtensionId } from 'actor-ts';

class MetricsCollector implements Extension {
  constructor(private readonly system: ActorSystem) {}
  incCounter(name: string): void { /* ... */ }
}

const MetricsCollectorId: ExtensionId<MetricsCollector> = extensionId(
  'MetricsCollector',
  (system) => new MetricsCollector(system),
);

// Lookup ist idempotent — der erste Aufruf erzeugt, folgende Aufrufe
// geben die gecachte Instanz zurück.
const metrics = system.extension(MetricsCollectorId);
metrics.incCounter('login.success');

Extensions sind nützlich, wenn:

• Du übergreifenden Zustand brauchst, der von vielen Actors geteilt wird (ein Connection-Pool, ein Metrics-Collector).
• Der Zustand teuer zu initialisieren ist und nicht existieren sollte, wenn niemand danach greift (ein Cluster-Join, ein DD-Replicator).
• Du eine saubere Möglichkeit willst, Test-Doubles in Unit-Tests zu injizieren (überschreibe den ExtensionId-Resolver).

Terminieren

await system.terminate();

terminate führt einen geordneten Shutdown durch:

1. Cluster benachrichtigen (falls beigetreten) — “ich verlasse” gossipen, damit Peers nicht mehr zu diesem Node routen.
2. /user rekursiv stoppen — deine Actors bekommen postStop, Kinder zuerst. Actors mit laufenden async onReceives beenden ihre aktuelle Nachricht, bevor sie stoppen.
3. /system stoppen — Framework-Internas wickeln sich ab. Das beginnt erst, wenn /user vollständig geleert ist, sodass ein postStop aus Schritt 2 noch mit den Sharding-, PubSub- oder Delivery-Actors reden kann, von denen es abhängt.
4. Dispatcher und Scheduler schließen — keine neuen Nachrichten, keine neuen Timer.
5. Das zurückgegebene Promise resolven.

Für Produktions-Apps wickelst du das typischerweise in einen SIGTERM-Handler:

process.on('SIGTERM', async () => {
  await system.terminate();
  process.exit(0);
});

…aber das Framework bietet ein reicheres Pattern dafür — siehe Coordinated Shutdown für das 12-phasige Ordered-Shutdown-DSL, das K8s-PreStop-Hooks, laufende HTTP-Requests, das Drainen von Brokern usw. handhabt.

Ruf `terminate` nicht aus einem Actor heraus auf

Innerhalb eines onReceive führt await system.terminate() zu einem Self-Deadlock: die Mailbox des Actors kann die nächste Nachricht nicht verarbeiten, bis onReceive zurückkehrt, aber terminate wartet darauf, dass der Actor stoppt, was nicht passiert, bis onReceive zurückkehrt. Wenn ein Actor einen Shutdown triggern will, sende eine Nachricht an einen Top-Level-Supervisor, der terminate auf dem System von außerhalb der Actor-Welt aufruft (z.B. ein CoordinatedShutdown-Task oder setImmediate).

Wie viele Systeme pro Prozess?

Die übliche Antwort ist eins. Ein zweites System im selben Prozess bedeutet einen separaten Cluster, einen separaten Dispatcher, einen separaten Supervisionsbaum — typischerweise mehr Overhead, als der Use Case rechtfertigt.

Zwei Situationen, in denen ein zweites System Sinn macht:

• Worker-Thread-Isolation: der Hauptthread läuft mit einem System, ein Worker-Thread mit einem anderen, beide spannen denselben Cluster über den MessageChannelTransport auf. Das ist das Worker-Mesh-Pattern — mehrere Systeme pro OS-Prozess, alle Teil desselben Clusters.
• Test-Fixtures: ein TestActorSystem pro Testfall, damit das Cleanup garantiert ist. Siehe TestKit.

Häufige Fallstricke

Spawnen, bevor `await system.extension(...).start(...)` resolved

Cluster + DistributedData + DistributedPubSub brauchen alle eine kurze Aufwärmphase, bevor sie nutzbar sind. Wenn du system.spawnAnonymous(...) einen Actor erzeugst, der sofort auf chat.room.general publisht, während der PubSub-Mediator noch initialisiert, geht der Publish in die Dead Letters. Entweder await die start(...) der Extension zuerst oder puffere ausgehende Nachrichten, bis du das MemberUp-Event des Clusters beobachtest.

ActorRefs zwischen System-Instanzen teilen

Eine ActorRef zeigt auf einen Actor innerhalb eines bestimmten ActorSystems. Sie an einen Actor in einem anderen System weiterzugeben (z.B. über eine Worker-Thread-Grenze hinweg ohne den Cluster-Transport) funktioniert nicht — das empfangende System hat keine Möglichkeit, an den fremden Actor zu liefern. Cross-System-Kommunikation läuft über den Cluster-Transport, der Refs in ein Wire-Format serialisiert, das das empfangende System auflösen kann.

`await` auf `terminate` vergessen

system.terminate() gibt ein Promise zurück. Ohne await (oder .then) kann der Prozess beenden, bevor die Shutdown-Sequenz fertig ist — Actors bekommen kein postStop, Journals werden nicht geflusht, Broker werden nicht gedrained. Immer awaiten.

Wie es weitergeht

• Actor — die Klasse, die du in das System spawnst.
• Coordinated Shutdown — Graceful-Shutdown-DSL jenseits eines einfachen terminate.
• Cluster-Überblick — wenn du von einem System pro Prozess zu vielen Systemen in einem Cluster gehst.
• Konfiguration — jeder HOCON-Schlüssel, den das Framework liest, gruppiert nach Extension.

Die ActorSystem-Klassen-API-Referenz dokumentiert jede hier diskutierte öffentliche Methode.