內(nèi)容目錄：

• Reactor實(shí)現(xiàn)架構(gòu)對(duì)比
• 面向?qū)ο蟮腞eactor方案設(shè)計(jì)
• 函數(shù)式編程的Reactor設(shè)計(jì)
• 示例對(duì)比
• 兩者的時(shí)序圖對(duì)比
• 結(jié)論

Reactor事件驅(qū)動(dòng)的兩種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：面向?qū)ο?VS 函數(shù)式編程

這里的函數(shù)式編程的設(shè)計(jì)以muduo為例進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明；

Reactor實(shí)現(xiàn)架構(gòu)對(duì)比

面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)類圖如下：

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函數(shù)式編程以muduo為例，設(shè)計(jì)類圖如下：

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面向?qū)ο蟮腞eactor方案設(shè)計(jì)

我們先看看面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方案，想想為什么這么做；?
拿出Reactor事件驅(qū)動(dòng)的模式設(shè)計(jì)圖，對(duì)比來(lái)看，清晰明了；

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從左邊開始，事件驅(qū)動(dòng)，需要一個(gè)事件循環(huán)和IO分發(fā)器，EventLoop和Poller很好理解；為了讓事件驅(qū)動(dòng)支持多平臺(tái)，Poller上加一個(gè)繼承結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)select、epoller等IO分發(fā)器選用；

Channel是要監(jiān)聽的事件封裝類，核心成員：fd文件句柄；?
成員方法圍繞著fd展開展開，如關(guān)注fd的讀寫事件、取消關(guān)注fd的讀寫事件；?
核心方法：?
enableReading/Writing;?
disableReading/Writing;?
以及事件到來(lái)后的處理方法：?
handleEvent；?
在OO設(shè)計(jì)這里，handleEvent設(shè)計(jì)成一個(gè)虛函數(shù)，回調(diào)上層實(shí)際的數(shù)據(jù)處理；

AcceptChannel和ConnetionChannel派生自Channel，負(fù)責(zé)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理；根據(jù)職責(zé)的不同而區(qū)分，AcceptChannel用于監(jiān)聽套接字，接收新連接請(qǐng)求；有新的請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，生成新的socket并加入到事件循環(huán)，關(guān)注讀事件；?
ConnetionChannel用于真實(shí)的用戶數(shù)據(jù)處理，處理用戶的讀寫請(qǐng)求；涉及到具體的數(shù)據(jù)處理，當(dāng)然，在這里會(huì)需要用到應(yīng)用層的緩存區(qū)；

比較困難的是用戶邏輯層的設(shè)計(jì)；放在哪里合適？?
先看看需求，用戶邏輯層需要知道的事件點(diǎn)（在這之后可能會(huì)有應(yīng)用層的邏輯）：?
連接建立、消息到來(lái)、消息發(fā)送完畢、連接關(guān)閉；?
這四個(gè)事件的源頭是Channel的handleEvent()，直接調(diào)用者應(yīng)該Channel的派生類（AcceptChannel和ConnetionChannel），貌似可以將用戶邏輯層的指針?lè)诺紺hannel里；?
且不說(shuō)架構(gòu)上是否合理，單是實(shí)現(xiàn)上右邊Channel這一塊（含AcceptChannel和ConnetionChannel）對(duì)用戶是透明的，用戶只需要關(guān)注以上四個(gè)事件點(diǎn)，底層的細(xì)節(jié)用戶層并不關(guān)心（比如是否該在事件循環(huán)中關(guān)注某個(gè)事件，取消關(guān)注某個(gè)事件，對(duì)用戶都是透明的），所以外部用戶無(wú)法直接將用戶邏輯層的指針給Channel；

想想用戶與網(wǎng)絡(luò)庫(kù)的接口在哪里？?
IO分發(fā)器對(duì)用戶也是透明的，用戶可見就是EventLoop，在main方法中：

EventLoop loop; loop.loop();

用戶邏輯層也就只有通過(guò)EventLoop與Channel的派生類關(guān)聯(lián)上；?
這樣，就形成的最終的設(shè)計(jì)類圖，在main方法中：

UserLogicCallBack callback; EventLoop loop(&callback); //在定義 EventLoop時(shí)，將callback的指針傳入，供后續(xù)使用； loop.loop();

而網(wǎng)絡(luò)層調(diào)用業(yè)務(wù)層代碼時(shí)，則通過(guò)eventloop_的過(guò)渡調(diào)用到業(yè)務(wù)邏輯的函數(shù)；?
比如ConnetionChannel中數(shù)據(jù)到達(dá)的處理：

eventloop_->getCallBack()->onMessage(this);

函數(shù)式編程的Reactor設(shè)計(jì)

函數(shù)式編程中，類之間的關(guān)系主要通過(guò)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)派生實(shí)現(xiàn)；?
整個(gè)類圖中僅有Poller處使用了繼承關(guān)系；其它的都沒(méi)有使用；?
這也是函數(shù)式編程的一個(gè)設(shè)計(jì)理念，更多的使用組合而不是繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)類之間的關(guān)系，而支撐其能夠這樣設(shè)計(jì)的根源在于function()+bind()帶來(lái)的函數(shù)自由傳遞，實(shí)現(xiàn)回調(diào)非常簡(jiǎn)單；?
而OO設(shè)計(jì)中，只能使用基于虛函數(shù)/多態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)回調(diào)，不可避免的使用繼承結(jié)構(gòu);

下面再看看各個(gè)類的實(shí)現(xiàn)；?
事件循環(huán)EventLoop和IO分發(fā)器沒(méi)有區(qū)別；?
Channel的職責(zé)也和上面類似，封裝事件，所不同的是，Channel不再是繼承結(jié)構(gòu)中的基類，而是作為一個(gè)實(shí)體；?
這樣，handleEvent方法就不再是一個(gè)純虛函數(shù)，而是包含具體的邏輯處理，當(dāng)然，只有最基本的事件判斷，然后調(diào)用上層的讀寫回調(diào)：

void Channel::handleEvent() {if (revents_ & (POLLIN | POLLPRI | POLLRDHUP)){if (readCallback_) readCallback_();}if (revents_ & POLLOUT){if (writeCallback_) writeCallback_();} }

這樣的關(guān)鍵是設(shè)置一堆回調(diào)函數(shù)，通過(guò)boost::function()+boost::bind()可以輕松的做到；

Acceptor 和TcpConnection

Acceptor類，這個(gè)對(duì)應(yīng)到上面的AcceptChannel，但實(shí)現(xiàn)不是通過(guò)繼承，而是通過(guò)組合實(shí)現(xiàn)；?
Acceptor用于監(jiān)聽，關(guān)注連接，建立連接后，由TCPConnection來(lái)接管處理；?
這個(gè)類沒(méi)有業(yè)務(wù)處理，用來(lái)處理監(jiān)聽和連接請(qǐng)求到來(lái)后的邏輯；?
所有與事件循環(huán)相關(guān)的都是channel，Acceptor不直接和EventLoop打交道，所以在這個(gè)類中需要有一個(gè)channel的成員，并包含將channel掛到事件循環(huán)中的邏輯（listen()）；?
TcpConnection,處理連接建立后的收發(fā)數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)處理回調(diào)完成；

TCPServer

TCPServer就是膠水，作用有二：

作為最終用戶的接口方，和外部打交道通過(guò)TCPServer交互，而業(yè)務(wù)邏輯處理將回調(diào)函數(shù)傳入到底層，這種傳遞函數(shù)的方式猶如數(shù)據(jù)的傳遞一樣自然和方便；

作用Acceptor和TcpConnection的粘合劑，調(diào)用Acceptor開始監(jiān)聽連接并設(shè)置回調(diào)，連接請(qǐng)求到來(lái)后，在回調(diào)中新建TcpConnection連接，設(shè)置TcpConnection的回調(diào)（將用戶的業(yè)務(wù)處理回調(diào)函數(shù)傳入，包括：連接建立后，讀請(qǐng)求處理、寫完后的處理，連接關(guān)閉后的處理），從這里可以看到，業(yè)務(wù)邏輯的傳遞就跟數(shù)據(jù)傳遞一樣，多么漂亮；

示例對(duì)比

通過(guò)一個(gè)示例來(lái)體會(huì)這兩種實(shí)現(xiàn)中回調(diào)實(shí)現(xiàn)的差別；?
示例：分析讀事件到來(lái)時(shí)，底層如何將消息傳遞給用戶邏輯層函數(shù)來(lái)處理的？

OO實(shí)現(xiàn)

channel作為事件的監(jiān)聽接口，加入到事件循環(huán)中，當(dāng)讀事件到來(lái)時(shí)，需要調(diào)用?
ConnetionChannel上的handleEvent();而異步數(shù)據(jù)的讀請(qǐng)求最終需要業(yè)務(wù)邏輯層來(lái)判斷是否讀到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這就需要從ConnetionChannel中調(diào)用用戶邏輯層上的OnMessage();?
看看這段邏輯的OO實(shí)現(xiàn)序列圖：

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代碼層面的實(shí)現(xiàn)：?
定義用戶邏輯處理類UserLogicCallBack，接收消息的處理函數(shù)為onMessage()；?
我們關(guān)注最終底層是如何調(diào)用到業(yè)務(wù)邏輯層的onMessage()的；

int main() {UserLogicCallBack urlLogic;EventLoop loop(urlLogic);//將用戶邏輯對(duì)象與事件循環(huán)對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái)loop.loop(); }

callback_用戶邏輯層的對(duì)象在EventLoop初始化時(shí)傳入：

class EventLoop{EventLoop(CallBack & callback):callback_(callback){}CallBack* getCallBack(){return &callback_;}CallBack& callback_; //回調(diào)方法基類 }

當(dāng)讀事件到來(lái)，在ConnectionChannel中通過(guò)eventloop對(duì)象作為橋梁，回調(diào)消息業(yè)務(wù)處理onMesssage();

void ConnectionChannel::handleRead(){int savedErrno = 0;//返回緩存區(qū)可讀的位置，返回所有讀到的字節(jié),具體到是否收全，//是否達(dá)到業(yè)務(wù)需要的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，由業(yè)務(wù)層來(lái)判斷處理ssize_t n = inputBuffer_.readFd(fd_, &savedErrno);if (n > 0){ //通過(guò)eventloop作為中介，調(diào)用業(yè)務(wù)層的回調(diào)邏輯loop_->getCallBack()->onMesssage(this,&inputBuffer_);}else if (n == 0){handleClose();}else{errno = savedErrno;handleError();} }

函數(shù)式編程實(shí)現(xiàn)

而muduo的回調(diào)，使用boost::function()+boost::bind()實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這兩個(gè)神器，將使用者和實(shí)現(xiàn)者解耦；?
通過(guò)TcpServer，將用戶邏輯層的函數(shù)傳遞到底層；讀事件到來(lái)，回調(diào)用戶邏輯；

以下是時(shí)序

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代碼層面，我們看看用戶邏輯層的代碼是如何傳入的：?
UserLogicCallBack中包含TcpServer的對(duì)象；

TcpServer server_;

在構(gòu)造函數(shù)中，將onMessage傳遞給TcpServer，這是第一次傳遞：

UserLogicCallBack::UserLogicCallBack(muduo::net::EventLoop* loop,const muduo::net::InetAddress& listenAddr): server_(loop, listenAddr, "UserLogicCallBack") {server_.setConnectionCallback(boost::bind(&UserLogicCallBack::onConnection, this, _1));//這里將onMessage傳遞給TcpServerserver_.setMessageCallback(boost::bind(&UserLogicCallBack::onMessage, this, _1, _2, _3)); }

TcpServer中的相關(guān)細(xì)節(jié)：

class TcpServer{void setMessageCallback(const MessageCallback& cb){ messageCallback_ = cb; }typedef boost::function<void (const TcpConnectionPtr&,Buffer*,Timestamp)> MessageCallback;MessageCallback messageCallback_; };

TcpServer新建連接時(shí)，將用戶層的回調(diào)函數(shù)繼續(xù)往底層傳遞，這是第二次傳遞：

void TcpServer::newConnection(int sockfd, const InetAddress& peerAddr) {TcpConnectionPtr conn(new TcpConnection(ioLoop,connName,sockfd,localAddr,peerAddr));conn->setConnectionCallback(connectionCallback_);// 這里將onMessage()傳遞給TcpConnectionconn->setMessageCallback(messageCallback_); conn->setWriteCompleteCallback(writeCompleteCallback_);conn->setCloseCallback(boost::bind(&TcpServer::removeConnection, this, _1)); ioLoop->runInLoop(boost::bind(&TcpConnection::connectEstablished, conn)); }

通過(guò)這兩次傳遞，messageCallback_作為成員變量保存在TcpConnection中；?
當(dāng)讀事件到來(lái)時(shí)，TcpConnection中就可以直接調(diào)用業(yè)務(wù)層的回調(diào)邏輯：

void TcpConnection::handleRead(Timestamp receiveTime) {//返回緩存區(qū)可讀的位置，返回所有讀到的字節(jié),具體到是否收全，//是否達(dá)到業(yè)務(wù)需要的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，由業(yè)務(wù)層來(lái)判斷處理ssize_t n = inputBuffer_.readFd(channel_->fd(), &savedErrno);if (n > 0){//回調(diào)業(yè)務(wù)層的邏輯messageCallback_(shared_from_this(), &inputBuffer_, receiveTime);}else if (n == 0){handleClose();}else{errno = savedErrno;handleError();} }

完整時(shí)序詳見最后一節(jié)；源代碼來(lái)自muduo庫(kù)；

兩者的時(shí)序圖對(duì)比

Reactor的面向?qū)ο缶幊虝r(shí)序：

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Reacotr的函數(shù)式編程時(shí)序：

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結(jié)論

在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中，事件底層回調(diào)上層邏輯，本來(lái)和loop這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有任何關(guān)系的一件事，卻需要使用它來(lái)作為中轉(zhuǎn)；EventLoop作為回調(diào)的中間橋梁，實(shí)在是迫不得已的實(shí)現(xiàn)；?
而muduo的設(shè)計(jì)中加入了TcpServer這一膠水層，整個(gè)架構(gòu)就清晰多了；?
boost::function()+boost::bind()讓我們?cè)诨卣{(diào)的實(shí)現(xiàn)上有了更大的自由度，不用再依賴于基于虛函數(shù)的多態(tài)繼承結(jié)構(gòu)；但更大的自由度，也更容易帶來(lái)糟糕的設(shè)計(jì)，使用boost::function()+boost::bind()基于對(duì)象的設(shè)計(jì)，還需要多多體會(huì)，多加應(yīng)用；

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Reactor事件驱动的两种设计实现：面向对象 VS 函数式编程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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