Reactor模式

       处理web请求,主要有两种体系结构:thread-based(基于线程)和event-driven(基于事件驱动) architectures. 

基于线程
       基于线程的体系结构通常会使用多线程来处理客户端的请求,每当接收到一个请求,便开启一个独立的线程来处理。这种方式虽然是直观的,但是仅适用于并发访问量不大的场景,因为线程需要占用一定的内存资源,且操作系统在线程之间的切换也需要一定的开销,当线程数过多时显然会降低web服务器的性能。并且,当线程在处理I/O操作,在等待输入的这段时间线程处于空闲的状态,同样也会造成cpu资源的浪费。一个典型的设计如下:

                 Reactor模式_第1张图片
       不幸的是,连接请求和线程之间总是存在一对一的关系。长连接例如Keep-alive能够引起大量线程处于等待空闲状态,例如文件系统访问、网络等。此外,数百甚至数千个并发线程可能会浪费大量的内存空间。


基于事件驱动
       事件驱动体系结构是目前比较广泛使用的一种。这种方式会定义一系列的事件处理器来响应事件的发生,并且将服务端接受连接与对事件的处理分离。其中,事件是一种状态的改变。比如,tcp中socket的new incoming connection、ready for read、ready for write。

reactor设计模式

        reactor设计模式是event-driven architecture的一种实现方式,处理多个客户端并发的向服务端请求服务的场景。每种服务在服务端可能由多个方法组成。reactor会解耦并发请求的服务并分发给对应的事件处理器来处理。目前,许多流行的开源框架都用到了reactor模式,如:netty、node.js等,包括java的nio。

总体图示如下:

                    Reactor模式_第2张图片

       reactor主要由以下几个角色构成:handle、Synchronous Event Demultiplexer、Initiation Dispatcher、Event Handler、Concrete Event Handler


- Handle

      handle在linux中一般称为文件描述符,而在window称为句柄,两者的含义一样。handle是事件的发源地。比如一个网络socket、磁盘文件等。而发生在handle上的事件可以有connection、ready for read、ready for write等。

- Synchronous Event Demultiplexer

       同步事件分离器,本质上是系统调用。比如linux中的select、poll、epoll等。比如,select方法会一直阻塞直到handle上有事件发生时才会返回。

- Event Handler

      事件处理器,其会定义一些回调方法或者称为钩子函数,当handle上有事件发生时,回调方法便会执行,一种事件处理机制。

- Concrete Event Handler
      具体的事件处理器,实现了Event Handler。在回调方法中会实现具体的业务逻辑。

- Initiation Dispatcher

      初始分发器,也是reactor角色,提供了注册、删除与转发event handler的方法。当Synchronous Event Demultiplexer检测到handle上有事件发生时,便会通知initiation dispatcher调用特定的event handler的回调方法。

处理流程

    1. 当应用向Initiation Dispatcher注册Concrete Event Handler时,应用会标识出该事件处理器希望Initiation Dispatcher在某种类型的事件发生发生时向其通知,事件与handle关联

    2. Initiation Dispatcher要求注册在其上面的Concrete Event Handler传递内部关联的handle,该handle会向操作系统标识

    3. 当所有的Concrete Event Handler都注册到 Initiation Dispatcher上后,应用会调用handle_events方法来启动Initiation Dispatcher的事件循环,这时Initiation Dispatcher会将每个Concrete Event Handler关联的handle合并,并使用Synchronous Event Demultiplexer来等待这些handle上事件的发生

    4. 当与某个事件源对应的handle变为ready时,Synchronous Event Demultiplexer便会通知 Initiation Dispatcher。比如tcp的socket变为ready for reading

    5. Initiation Dispatcher会触发事件处理器的回调方法。当事件发生时, Initiation Dispatcher会将被一个“key”(表示一个激活的handle)定位和分发给特定的Event Handler的回调方法

    6. Initiation Dispatcher调用特定的Concrete Event Handler的回调方法来响应其关联的handle上发生的事件


 

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