ACE中的Proactor和Reactor

ACE中的Proactor和Reactor

        ACE_Select_Reactor是除Windows之外所有平台使用的默认反应器实现，在这些系统上最终会用select()系统函数进行等待。在Windows上ACE_WFMO_Reactor是默认的反应器实现。该实现没有使用select()多路分离器，而是使用了WaitForMultipleObjects()。在使用ACE_WFMO_Reactor时，需要一些权衡：ACE_WFMO_Reactor只能登记62个句柄。底层的WaitForMutipleObejcts()函数是64个，ACE在内部使用了其中的两个；I/O类型，ACE_WFMO_Reactor只在socket句柄上支持handler_input()、handler_output()和handler_exception()的I/O回调；只要句柄能用于WaitForMultipleObjects()，ACE_WFMO_Reactor就能对其做出反应，比如文件变更通知句柄和事件句柄。

       ACE_WIN32_Proactor是Windows上的ACE_Proactor实现，它使用I/O完成多口进行完成事件检测。在初始化异步操作工厂时（比如ACE_Asynch_Read_Stream或ACE_Aysnch_Write_Stream），I/O句柄会与Proactor的I/O完成端口关联在一起。在这种实现里，Windows的GetQueuedCompletionStatus()函数用于执行时间循环。多个线程可以同时执行ACE_WIN32_Proactor时间循环。POSIX系统上的ACE Proactor实现提供了多种用于发起I/O操作、并检查其完成的机制。ACE所封装的POSIX异步I/O机制支持read()和write()操作，但不支持与TCP/IP连接相关的操作，为了支持ACE_Asynch_Acceptro和ACE_Asynch_Connector的函数，ACE使用了一个单独的线程来执行与连接有关的操作。因此，在POSIX平台上使用Proactor框架时，程序将会运行多个线程。ACE的内部机制使得你不用再多个线程中对时间进行处理，所以你无需增加任何特殊的加锁或同步。

        首先想写网络处理程序，那么要清楚各个步骤的限制是什么，简单的说，肯定有读取(写)数据，和处理数据两个部分，那么这个两个部分有什么特点呢？读取数据主要是I/O操作，而单个的I/O操作可能会有等待，而且I/O操作对CPU的耗费很少，最重要的是I/O速度与CPU速度比跟龟速差不多。一个线程就可以处理很多路的I/O操作，在一次I/O完成的时候会激活分离器，由分离器调用事件处理器。做个假设，可能同时有1000个数据请求，如果不用reactor，那么可能会开启1000个线程或者进程进行服务，这个时候首先线程之间的切换和锁开销是非常大的，而如果采用reactor，可能会只用一个读线程，轮流读取这1000个请求，然后当其中的一个读取完成后，激活分离器，分离器调用事件处理器，这样的话，如果系统处理数据很快的话，那么同时存在的线程可能很少，就减少了系统的线程创建切换和销毁。

        记得以前写过的服务器程序，都是有一个读取请求线程池，一个处理线程池，这样的话其实和Reactor模式的原理差不多，把读取和处理分离开来，然后用一个消息队列来完成读取与处理的通信，这样会用到锁，锁的设计不仅复杂而且会有系统开销。但是Reactor没有用锁，只把一个buffer告诉分发器，当读取结束就回调处理handler。（在ACE中是否用锁实现的不是很确定）而且，想刚才那样设计交互就比较麻烦，如果光是读还比较简单，但是读到如果会送那么就比较麻烦了。

下面是别的博文上总结Reactor和Proactor的读的过程：

在Reactor中实现读：
- 注册读就绪事件和相应的事件处理器
- 事件分离器等待事件
- 事件到来，激活分离器，分离器调用事件对应的处理器。

- 事件处理器完成实际的读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。

在Proactor中实现读：
- 处理器发起异步读操作（注意：操作系统必须支持异步IO）。在这种情况下，处理器无视IO就绪事件，它关注的是完成事件。
- 事件分离器等待操作完成事件
- 在分离器等待过程中，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成。
- 事件分离器呼唤处理器。
- 事件处理器处理用户自定义缓冲区中的数据，然后启动一个新的异步操作，并将控制权返回事件分离器


简单总结下相同点与不同点：
相同点
1）都有Event Demutiplexer（为什么叫事件多路分离器呢？主要是从它的功能上看，它能够把事件源的I/O时间分离出来，并分发到对应的read/write事件处理区(Event Handler)），负责回调handler。
2）读（写）数据，与读结束后处理为分开的两个过程，这也是Reactor的重点所在，不用一个线程完成从读数据一直到处理结束，读数据线程和处理线程是两个不同的线程。这样做有个优点，因为读取数据可能会很耗费时间，读取其实瓶颈为系统的I/O，一个线程就可以处理很多路数据的I/O处理。

不同点：
1）Proactor是在I/O操作完成才回调handler，而Reactor是在I/O可以进行读或写操作时候调用handler。
2）Proactor的读写是利用操作系统支持异步I/O读写操作完成的，而Reactor的I/O操作是由用户完成的。
3）Reactor为同步的，需要用户自己去执行I/O操作然后等待I/O操作完成，在执行某些操作，Proactor为异步的，发起I/O操作后就交给操作系统了，只关心IO完成事件。这里一开始理解有个小的误区，


        其实Reactor和Proactor在等待I/O事件到来的时候都可以理解为异步的，可能都用到select()底层函数，当端口可操作时候由操作系统异步的通知，这个时候Reactor收到通知，调用handler。然而Proactor收到端口可操作的时候还不满意，需要在I/O操作完成后再异步的通知，这样Proactor相当于两层异步操作，而说Reactor和Proactor的“异步”，指的为后面的I/O操作。

        “Reactor框架中用户定义的操作是在实际操作之前调用的。比如你定义了操作是要向一个SOCKET写数据，那么当该SOCKET可以接收数据的时候，你的操作就会被调用；而Proactor框架中用户定义的操作是在实际操作之后调用的。比如你定义了一个操作要显示从SOCKET中读入的数据，那么当读操作完成以后，你的操作才会被调用。”

参考：

http://www.cnblogs.com/dawen/archive/2011/05/18/2050358.html
http://name5566.com/4175.html