设计模式 - 2. Reactor VS Proactor （通过Web服务器的多种实现方案来比较Reactor与Proactor）

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一、概述

对于并发应用，同步多线程是目前比较流行的机制。但是线程会消耗额外的资源，并且多线程编程需要对同步机制有很深的理解，因此目前越来越多的操作系统都提供了异步并发机制，保留了并发的好处，同时还消除了线程的资源损耗以及多线程编程的复杂性。
Proactor模式就是为了描述如何有效利用操作系统的异步机制，而被提出的一种异步并发模式。使用该模式，当应用执行调用异步操作时，由操作系统代表应用来执行操作，无需应用持有相关的线程。这种模式简化了并发变成，提高了性能，并且只需更少的线程数。

二、通过典型的web服务器来比较Reactor与Proactor

典型的Web服务器结构

典型Web服务器的工作工程如下：

1. 浏览器发送HTTP GET请求到Web服务器；
2. Web服务器收到请求后进行解析和验证；
3. Web服务器处理请求，上图所示的是读取文件服务器；
4. Web服务器将处理结果（图中所示是一个文件）发送给浏览器

要开发高性能的Web服务器，需要解决如下问题：

• 并发：服务器必须能同时处理多个客户端的请求
• 效率：服务器必须尽量减少延时，增大吞吐量，并尽量减少CPU的- 消耗
• 易编码：服务器的设计应该使用简单而高效的并发策略
• 易适配：集成新的或改进的传输协议（如HTTP1.1）应该无需太大改动

可以使用多种并发策略来实现web服务器，如多个同步线程、reactive同步事件分发、proactive异步事件分发等。下面我们将逐条介绍这些策略。

注：此处的同步并不是指多个线程访问竞争条件时需要上锁这种同步，而是指两个操作是有先后关系的。

1. 多个同步线程

服务器开启多个线程同时处理各客户端发来的HTTP GET请求。每个线程都要同步的进行建立连接、读取HTTP请求、解析请求和文件传输操作。也就是说各操作都阻塞直到完成。
此方案的优点在于实现简单。服务器对客户端A的处理，与对客户端B的处理是基本独立的，线程之间没什么共享数据，因此不需要特别的同步。

处理过程：

1. 线程在服务器上阻塞等待接收socket调用；
2. 同步地读取客户端的HTTP 请求；
3. 解析请求；
4. 同步地读取请求的文件；
5. 同步地发送文件给客户端；

缺点：
需要复杂的同步机制：多个线程同时访问服务器的共享资源（如缓存文件等）时，需要进行同步
高并发时消耗太多资源：线程上下文切换，同步，以及CPU之间的数据移动会严重降低web服务器性能。

2. Reactive同步事件分发

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原文：

http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/PDF/proactor.pdf