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Reactor 模式

  • 根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同,有 3 种典型的实现
1) 单 Reactor 单线程
2) 单 Reactor 多线程
3) 主从 Reactor 多线程
  • 单 Reactor 单线程
1) Select 是前面 I/O 复用模型介绍的标准网络编程 API,可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求
2) Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件,收到事件后通过 Dispatch 进行分发
3) 如果是建立连接请求事件,则由 Acceptor 通过 Accept 处理连接请求,然后创建一个Handler 对象处理连接完成后的后续业务处理
4) 如果不是建立连接事件,则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应
5) Handler 会完成 Read→业务处理→Send 的完整业务流程
结合实例:服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的 IO 操作(包括连接,读、写等),编码简单,清晰明了,但是如果客户端连接数量较多,将无法支撑,前面的 NIO案例就属于这种模型
  • 优缺点
1) 优点:模型简单,没有多线程、进程通信、竞争的问题,全部都在一个线程中完成
2) 缺点:性能问题,只有一个线程,无法完全发挥多核 CPU 的性能。Handler 在处理某个连接上的业务时,整个进程无法处理其他连接事件,很容易导致性能瓶颈
3) 缺点:可靠性问题,线程意外终止,或者进入死循环,会导致整个系统通信模块不可用,不能接收和处理外部消息,造成节点故障
4) 使用场景:客户端的数量有限,业务处理非常快速,比如 Redis在业务处理的时间复杂度 O(1) 的情况
  • 单Reactor多线程
1) Reactor 对象通过select 监控客户端请求事件, 收到事件后,通过dispatch进行分发
2) 如果建立连接请求, 则右Acceptor 通过accept 处理连接请求, 然后创建一个Handler对象处理完成连接后的各种事件
3) 如果不是连接请求,则由reactor分发调用连接对应的handler 来处理
4) handler 只负责响应事件,不做具体的业务处理, 通过read 读取数据后,会分发给后面的worker线程池的某个线程处理业务
5) worker 线程池会分配独立线程完成真正的业务,并将结果返回给handler
6) handler收到响应后,通过send 将结果返回给client
  • 优缺点
1) 优点:可以充分的利用多核cpu 的处理能力
2) 缺点:多线程数据共享和访问比较复杂, reactor 处理所有的事件的监听和响应,在单线程运行, 在高并发场景容易出现性能瓶颈.
  • 主从 Reactor 多线程
针对单 Reactor 多线程模型中,Reactor 在单线程中运行,高并发场景下容易成为性能瓶颈,可以让Reactor 在多线程中运行

  • 有多个子线程
1) Reactor主线程 MainReactor 对象通过select 监听连接事件, 收到事件后,通过Acceptor 处理连接事件
2) 当 Acceptor 处理连接事件后,MainReactor 将连接分配给SubReactor
3) subreactor 将连接加入到连接队列进行监听,并创建handler进行各种事件处理
4) 当有新事件发生时, subreactor 就会调用对应的handler处理
5) handler 通过read 读取数据,分发给后面的worker 线程处理
6) worker 线程池分配独立的worker 线程进行业务处理,并返回结果
  • Scalable IO in Java 对 Multiple Reactors的原理图解

  • 优缺点

1) 优点:父线程与子线程的数据交互简单职责明确,父线程只需要接收新连接,子线程完成后续的业务处理。
2) 优点:父线程与子线程的数据交互简单,Reactor 主线程只需要把新连接传给子线程,子线程无需返回数据。
3) 缺点:编程复杂度较高
结合实例:这种模型在许多项目中广泛使用,包括 Nginx 主从 Reactor 多进程模型,Memcached 主从多线程,Netty 主从多线程模型的支持
  • 3 种模式用生活案例来理解
1) 单 Reactor 单线程,前台接待员和服务员是同一个人,全程为顾客服
2) 单 Reactor 多线程,1 个前台接待员,多个服务员,接待员只负责接待
3) 主从 Reactor 多线程,多个前台接待员,多个服务生
  • Reactor 模式具有如下的优点:
1) 响应快,不必为单个同步时间所阻塞,虽然 Reactor 本身依然是同步的
2) 可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题,并且避免了多线程/进程的切换开销
3) 扩展性好,可以方便的通过增加 Reactor 实例个数来充分利用 CPU 资源
4) 复用性好,Reactor 模型本身与具体事件处理逻辑无关,具有很高的复用性
posted @ 2022-08-05 15:57  DogLeftover  阅读(26)  评论(0编辑  收藏  举报