思維導(dǎo)圖

一、Reactor模式介紹

1.1 什么是Reactor模式

Reactor模式一般翻譯成"反應(yīng)器模式"，也有人稱為"分發(fā)者模式"。它是將客戶端請求提交到一個或者多個服務(wù)處理程序的設(shè)計模式。工作原理是由一個線程來接收所有的請求，然后派發(fā)這些請求到相關(guān)的工作線程中。

1.2 為什么使用Reactor模式

在java中，沒有NIO出現(xiàn)之前都是使用socket編程。socket的接收請求是阻塞的，需要處理完一個請求才能處理下一個請求，所以在面對高并發(fā)的服務(wù)請求時，性能就會很差。

那有人就會說使用多線程（如下圖所示）。接收到一個請求，就創(chuàng)建一個線程處理，這樣就不會阻塞了。實際上這樣的確是可以在提升性能上起到一定的作用，但是當(dāng)請求很多的時候，就會創(chuàng)建大量的線程，維護線程需要資源的消耗，線程之間的切換也需要消耗性能。而且系統(tǒng)創(chuàng)建線程的數(shù)量也是有限的，所以當(dāng)高并發(fā)時，會直接把系統(tǒng)拖垮。由于以上的問題，提出了Reactor模式。

基于Java，Doug Lea（Java并發(fā)包作者）提出了三種形式，單Reactor單線程，單Reactor多線程和多Reactor多線程。

二、Reactor模式的演進過程

在介紹三種Reactor模式前，先簡單地說明三個角色：

Reactor：負責(zé)響應(yīng)事件，將事件分發(fā)到綁定了對應(yīng)事件的Handler，如果是連接事件，則分發(fā)到Acceptor。Handler：事件處理器。負責(zé)執(zhí)行對應(yīng)事件對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯。Acceptor：綁定了 connect 事件，當(dāng)客戶端發(fā)起connect請求時，Reactor會將accept事件分發(fā)給Acceptor處理。

2.1 單Reactor單線程

工作流程

只有一個select循環(huán)接收請求，客戶端（client）注冊進來由Reactor接收注冊事件，然后再由reactor分發(fā)（dispatch）出去，由下面的處理器（Handler）去處理。

通俗解釋

一個餐廳里只有一個既是前臺也是服務(wù)員的人，負責(zé)接待客人，也負責(zé)把客人點的菜下達給廚師。

單Reactor單線程的特點

單線程的問題實際上是很明顯的。只要其中一個Handler方法阻塞了，那就會導(dǎo)致所有的client的Handler都被阻塞了，也會導(dǎo)致注冊事件也無法處理，無法接收新的請求。所以這種模式用的比較少，因為不能充分利用到多核的資源。

這種模式僅僅只能處理Handler比較快速完成的場景。

2.2 單Reactor多線程

工作流程

在多線程Reactor中，注冊接收事件都是由Reactor來做，其它的計算，編解碼由一個線程池來做。從圖中可以看出工作線程是多線程的，監(jiān)聽注冊事件的Reactor還是單線程。

通俗解釋

相當(dāng)于餐廳里有一個前臺，多個服務(wù)員。前臺只負責(zé)接待客人，服務(wù)員只負責(zé)服務(wù)客人。

單Reactor多線程的特點

對比單線程Reactor模型，多線程Reactor模式在Handler讀寫處理時，交給工作線程池處理，不會導(dǎo)致Reactor無法執(zhí)行，因為Reactor分發(fā)和Handler處理是分開的，能充分地利用資源。從而提升應(yīng)用的性能。

缺點：Reactor只在主線程中運行，承擔(dān)所有事件的監(jiān)聽和響應(yīng)，如果短時間的高并發(fā)場景下，依然會造成性能瓶頸。

2.3 多Reactor多線程

工作流程

1、mainReactor負責(zé)監(jiān)聽客戶端請求，專門處理新連接的建立，將建立好的連接注冊到subReactor。

2、subReactor 將分配的連接加入到隊列進行監(jiān)聽，當(dāng)有新的事件發(fā)生時，會調(diào)用連接相對應(yīng)的Handler進行處理。

通俗解釋

相當(dāng)于餐廳里有多個前臺和多個服務(wù)員，前臺只負責(zé)接待客人，服務(wù)員只負責(zé)服務(wù)客人。

多Reactor多線程的特點

mainReactor 主要是用來處理客戶端請求連接建立的操作。subReactor主要做和建立起來的連接做數(shù)據(jù)交互和事件業(yè)務(wù)處理操作，每個subReactor一個線程來處理。

這樣的模型使得每個模塊更加專一，耦合度更低，能支持更高的并發(fā)量。許多框架也使用這種模式，比如接下來要講的Netty框架就采用了這種模式。

三、在Netty中的應(yīng)用

Netty可謂是框架中精品中的極品，要用一張圖或者一段話來總結(jié)概括不太可能，所以下面我僅分析一下Netty框架的架構(gòu)模型。在下一篇文章再繼續(xù)深入探究Netty。這個架構(gòu)實際上跟多Reactor多線程模型比較像。

1、BossGroup相當(dāng)于mainReactor，負責(zé)建立連接并且把連接注冊到WorkGroup中。WorkGroup負責(zé)處理連接對應(yīng)的讀寫事件。

2、BossGroup和WorkGroup是兩個線程池，里面有多個NioEventGroup(實際上是線程)，默認(rèn)BossGroup和WorkGroup里的線程數(shù)是cpu核數(shù)的兩倍（源碼中有體現(xiàn)）。

3、每一個NioEventGroup都是一個無限循環(huán)，負責(zé)監(jiān)聽相對應(yīng)的事件。4、Pipeline(通道)里包含多個ChannelHandler(業(yè)務(wù)處理)，按順序執(zhí)行。