高性能网络模式-Reactor

事实上，Reactor 模式也叫Dispatcher模式，即I/O 多路复⽤监听事件，收到事件后，根据事件类型分配（Dispatch）给某个进程/线程。Reactor 模式也是一种非阻塞同步网络模式。

Reactor 模式主要由 Reactor部分和处理事件部分这两个核⼼部分组成，它俩负责的事情如下：

• Reactor部分负责监听和分发事件，事件类型包含连接事件、读写事件；
• 处理事件部分负责处理事件，如 read -> 业务逻辑 -> send

Reactor 模式是灵活多变的，可以应对不同的业务场景，灵活在于：

• Reactor 的数量可以只有⼀个，也可以有多个；
• 处理事件部分可以是单个进程/线程，也可以是多个进程/线程

单Reactor单进程/线程

方案示意图

其中：

1. Reactor对象用于监听所有的套接字以及按事件类型分发给不同对象。
2. Acceptor对象用于listen套接字事件发生后的建立新连接。
3. Hander对象用于普通套接字事件发生后处理对应的业务。

具体思想我们可以理解为：

• Reactor 对象通过IO 多路复⽤接⼝监听事件，收到事件后通过 dispatch 进⾏分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型；
• 如果是连接建⽴的事件，则交由 Acceptor 对象进⾏处理，Acceptor 对象会通过 accept⽅法 获取连接，并创建⼀个 Handler 对象来处理后续的响应事件；
• 如果不是连接建⽴事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进⾏响应；Handler 对象通过 read -> 业务处理 -> send 的流程来完成完整的业务流程。

该方案的缺点：

1. 因为是单进程，所以无法充分利用多核CPU性能。
2. Hander对象在处理业务的时候，整个进程是无法处理其他连接的事件的，如果业务处理耗时比较长的话，会造成响应的延迟，因此适用于业务处理快速的场景，比如Redis。

单Reactor多进程/线程

方案示意图：

相比与单进程：

1. Hander对象不再负责业务的处理逻辑，只负责数据的接收和发送。
2. 添加了线程池方案，将对应的要处理的业务逻辑交由线程池中的线程处理。

方案思想：

1. Reactor 对象通过多路复用监听事件，收到事件后通过 dispatch 进⾏分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型；
2. 如果是连接建⽴的事件，则交由 Acceptor 对象进⾏处理，Acceptor 对象会通过 accept⽅法 获取连接，并创建⼀个 Handler 对象来处理后续的响应事件；
3. 如果不是连接建⽴事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进⾏响应；
4. Handler 对象不再负责业务处理，只负责数据的接收和发送，Handler 对象通过 read 读取到数据后，会将数据发给线程池中的空闲⼦线程⾥的 Processor 对象进⾏业务处理；
5. ⼦线程⾥的 Processor 对象就进⾏业务处理，处理完后，将结果发给主线程中的 Handler对象，接着由 Handler 通过 send ⽅法将响应结果发送给 client；

多线程的方案优势在于能够充分利用多核CPU的性能，但是引入了多线程，自然也带来了多线程资源竞争的问题。

多Reactor多进程/线程

单 Reactor的模式还有个问题，因为⼀个 Reactor 对象承担所有事件的监听和分发，⽽且只在主线程中运⾏，在⾯对瞬间⾼并发的场景时，容易成为性能的瓶颈的地⽅
那我们此时会想到什么？不错！再引入Reactor！
示意图：

相比于单Reactor的改进：

1. 通过将需要监听的套接字分布在多个Reactor上，从而减轻主线程主Reactor的负担。
2. 主线程的Reactor对象只负责监听listen套接字并建立新连接。

方案思想：

1. 主线程中的 MainReactor 对象通过 select 监控连接建⽴事件，收到事件后通过 Acceptor对象中的 accept 获取连接，将新的连接分配给某个子线程；
2. ⼦线程中的 SubReactor 对象将 MainReactor 对象分配的连接加⼊ select 继续进⾏监听，并创建⼀个 Handler ⽤于处理连接的响应事件；
3. 如果有新的事件发⽣时，SubReactor 对象会调⽤当前连接对应的 Handler 对象来进⾏响应；
4. Handler 对象通过 read -> 业务处理 -> send 的流程来完成完整的业务流程；

⭐️⭐️⭐️优点：

• 主线程和⼦线程分⼯明确，主线程只负责接收新连接并将新连接交给子线程，⼦线程负责完成该连接后续的监听和业务处理。
• 主线程和⼦线程的交互很简单，主线程只需要把新连接传给⼦线程，⼦线程⽆须返回数据，直接就可以在⼦线程将处理结果发送给客户端。