Reactor设计模式
Reactor這個(gè)詞譯成漢語(yǔ)還真沒(méi)有什么合適的，很多地方叫反應(yīng)器模式，但更多好像就直接叫reactor模式了，其實(shí)我覺(jué)著叫應(yīng)答者模式更好理解一些。通過(guò)了解，這個(gè)模式更像一個(gè)侍衛(wèi)，一直在等待你的召喚，或者叫召喚獸。
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并發(fā)系統(tǒng)常使用reactor模式，代替常用的多線程的處理方式，節(jié)省系統(tǒng)的資源，提高系統(tǒng)的吞吐量。
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先用比較直觀的方式來(lái)介紹一下這種方式的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)和常用的多線程方式比較一下，可能更好理解。
以一個(gè)餐飲為例，每一個(gè)人來(lái)就餐就是一個(gè)事件，他會(huì)先看一下菜單，然后點(diǎn)餐。就像一個(gè)網(wǎng)站會(huì)有很多的請(qǐng)求，要求服務(wù)器做一些事情。處理這些就餐事件的就需要我們的服務(wù)人員了。
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在多線程處理的方式會(huì)是這樣的：
一個(gè)人來(lái)就餐，一個(gè)服務(wù)員去服務(wù)，然后客人會(huì)看菜單，點(diǎn)菜。 服務(wù)員將菜單給后廚。
二個(gè)人來(lái)就餐，二個(gè)服務(wù)員去服務(wù)……
五個(gè)人來(lái)就餐，五個(gè)服務(wù)員去服務(wù)……
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這個(gè)就是多線程的處理方式，一個(gè)事件到來(lái)，就會(huì)有一個(gè)線程服務(wù)。很顯然這種方式在人少的情況下會(huì)有很好的用戶體驗(yàn)，每個(gè)客人都感覺(jué)自己是VIP，專人服務(wù)的。如果餐廳一直這樣同一時(shí)間最多來(lái)5個(gè)客人，這家餐廳是可以很好的服務(wù)下去的。
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來(lái)了一個(gè)好消息，因?yàn)檫@家店的服務(wù)好，吃飯的人多了起來(lái)。同一時(shí)間會(huì)來(lái)10個(gè)客人，老板很開心，但是只有5個(gè)服務(wù)員，這樣就不能一對(duì)一服務(wù)了，有些客人就要沒(méi)有人管了。老板就又請(qǐng)了5個(gè)服務(wù)員，現(xiàn)在好了，又能每個(gè)人都受VIP待遇了。
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越來(lái)越多的人對(duì)這家餐廳滿意，客源又多了，同時(shí)來(lái)吃飯的人到了20人，老板高興不起來(lái)了，再請(qǐng)服務(wù)員吧，占地方不說(shuō)，還要開工錢，再請(qǐng)人就攢不到錢了。怎么辦呢？老板想了想，10個(gè)服務(wù)員對(duì)付20個(gè)客人也是能對(duì)付過(guò)來(lái)的，服務(wù)員勤快點(diǎn)就好了，伺候完一個(gè)客人馬上伺候另外一個(gè)，還是來(lái)得及的。綜合考慮了一下，老板決定就使用10個(gè)服務(wù)人員的線程池啦~~~
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但是這樣有一個(gè)比較嚴(yán)重的缺點(diǎn)就是，如果正在接受服務(wù)員服務(wù)的客人點(diǎn)菜很慢，其他的客人可能就要等好長(zhǎng)時(shí)間了。有些火爆脾氣的客人可能就等不了走人了。
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Reactor如何處理這個(gè)問(wèn)題呢：
老板后來(lái)發(fā)現(xiàn)，客人點(diǎn)菜比較慢，大部服務(wù)員都在等著客人點(diǎn)菜，其實(shí)干的活不是太多。老板能當(dāng)老板當(dāng)然有點(diǎn)不一樣的地方，終于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的方法，那就是：當(dāng)客人點(diǎn)菜的時(shí)候，服務(wù)員就可以去招呼其他客人了，等客人點(diǎn)好了菜，直接招呼一聲“服務(wù)員”，馬上就有個(gè)服務(wù)員過(guò)去服務(wù)。嘿嘿，然后在老板有了這個(gè)新的方法之后，就進(jìn)行了一次裁員，只留了一個(gè)服務(wù)員！這就是用單個(gè)線程來(lái)做多線程的事。
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實(shí)際的餐館都是用的Reactor模式在服務(wù)。一些設(shè)計(jì)的模型其實(shí)都是從生活中來(lái)的。
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Reactor模式主要是提高系統(tǒng)的吞吐量，在有限的資源下處理更多的事情。
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在單核的機(jī)上，多線程并不能提高系統(tǒng)的性能，除非在有一些阻塞的情況發(fā)生。否則線程切換的開銷會(huì)使處理的速度變慢。就像你一個(gè)人做兩件事情，1、削一個(gè)蘋果。2、切一個(gè)西瓜。那你可以一件一件的做，我想你也會(huì)一件一件的做。如果這個(gè)時(shí)候你使用多線程，一會(huì)兒削蘋果，一會(huì)切西瓜，可以相像究竟是哪個(gè)速度快。這也就是說(shuō)為什么在單核機(jī)上多線程來(lái)處理可能會(huì)更慢。
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但當(dāng)有阻礙操作發(fā)生時(shí)，多線程的優(yōu)勢(shì)才會(huì)顯示出來(lái)，現(xiàn)在你有另外兩件事情去做，1、削一個(gè)蘋果。2、燒一壺開水。我想沒(méi)有人會(huì)去做完一件再做另一件，你肯定會(huì)一邊燒水，一邊就把蘋果削了。
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理論的東西就不多講了，請(qǐng)大家參考一下附件《reactor-siemens.pdf》。圖比較多，E文不好也可以看懂的。
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reactor設(shè)計(jì)模式，是一種基于事件驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)模式。
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《Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 2》
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對(duì)這個(gè)模式做了詳細(xì)的講解。
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這個(gè)模式的結(jié)構(gòu)圖如下：
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圖中的handle對(duì)應(yīng)的是操作系統(tǒng)提供的句柄，例如I/O句柄，Event_Handler類持有這些句柄，
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reactor類內(nèi)部提供一個(gè)事件循環(huán)：handle_events()，事件循環(huán)的代碼實(shí)現(xiàn)利用了操作系統(tǒng)提供的多路分離函數(shù)，
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WaitForMultipleObjects或者select等，這些多路分離的函數(shù)的特點(diǎn)是，可以同時(shí)等待多個(gè)句柄，在等待過(guò)程中所在
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線程屬于掛起狀態(tài)，不消耗CPU時(shí)間，一旦某個(gè)句柄被觸發(fā)，則線程被喚醒，函數(shù)將返回，線程可以執(zhí)行后面的代碼，
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利用多路分離函數(shù)的這一特點(diǎn)，根據(jù)被激活的句柄對(duì)應(yīng)的特定事件，調(diào)用相關(guān)的事件處理函數(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)事件循環(huán)。
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register_handler()函數(shù)用于將Event_Handler對(duì)象注冊(cè)到事件驅(qū)動(dòng)列表
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中，保證對(duì)于某一類型的事件，會(huì)調(diào)用Event_Handler類的響應(yīng)函數(shù)handle_event()。
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reactor類在做多路分離時(shí)需要操縱Event_Handler類的Handle，因此Event_Handler類需要提供get_handle()函數(shù)。
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另外，當(dāng)程序不需要再對(duì)特定事件響應(yīng)時(shí)，需要把Event_Handler對(duì)象從事件驅(qū)動(dòng)列表中刪除，因此reactor類還實(shí)現(xiàn)了
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remove_handler函數(shù)。
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因?yàn)閞eactor相對(duì)穩(wěn)定，一旦實(shí)現(xiàn)，不需要再定制，所以沒(méi)有提供一個(gè)抽象接口類，但Event_Handler是經(jīng)常需要根據(jù)不同
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的需求定制的，因此需要提供一個(gè)抽象接口類，然后根據(jù)實(shí)際需求編寫派生類，提供具體句柄，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)虛函數(shù)。
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這個(gè)模式的優(yōu)點(diǎn)是本身不涉及多線程，從而避免了線程的上下文切換。
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對(duì)于響應(yīng)事件處理時(shí)間較短的情況下，可以考慮使用這個(gè)模式。
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如果處理一個(gè)事件需要花費(fèi)大量時(shí)間，就不能使用這個(gè)模式，那樣會(huì)導(dǎo)致其他事件處理被阻塞。
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ACE_Reactor框架是這一模式的半成品，用戶只要做三件事情就可以實(shí)現(xiàn)并使用這一模式：
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1.從ACE_Event_Handler派生一個(gè)或多個(gè)類
2.向ACE_Reactor類登記應(yīng)用的事件處理對(duì)象
3.運(yùn)行ACE_Reactor事件循環(huán)。
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示例代碼可以參考ACE_wrappers/examples/APG/Reactor目錄下的示例代碼。
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參考文獻(xiàn)：
《Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 2》
《ACE程序員指南》
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Reactor设计模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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