Netty Reator（三）Reactor 模型

Netty Reator（三）Reactor 模型

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本文介紹 DC Schmidt 大神的一篇文章《Reactor: an object behavioral pattern for concurrent event demultiplexing and event handler dispatching》

1、What：Reactor 模式是什麼？

反應器設計模式(Reactor pattern)是一種爲處理併發服務請求，並將請求提交到一個或者多個服務處理程序的事件設計模式。當客戶端請求抵達後，服務處理程序使用多路分配策略，由一個非阻塞的線程來接收全部的請求，而後派發這些請求至相關的工做線程進行處理。 Reactor模式主要包含下面幾部份內容。

1. 初始事件分發器(Initialization Dispatcher) ：用於管理 Event Handler，定義註冊、移除 EventHandler 等。它還做爲 Reactor 模式的入口調用 Synchronous Event Demultiplexer 的 select 方法以阻塞等待事件返回，當阻塞等待返回時，根據事件發生的 Handle 將其分發給對應的 Event Handler 處理，即回調 EventHandler 中的 handle_event() 方法

2. 同步(多路)事件分離器(Synchronous Event Demultiplexer) ：無限循環等待新事件的到來，一旦發現有新的事件到來，就會通知初始事件分發器去調取特定的事件處理器。

3. 系統處理程序(Handles) ：操做系統中的句柄，是對資源在操做系統層面上的一種抽象，它能夠是打開的文件、一個鏈接(Socket)、Timer 等。因爲 Reactor 模式通常使用在網絡編程中，於是這裏通常指 Socket Handle，即一個網絡鏈接（Connection，在 Java NIO 中的 Channel）。這個 Channel 註冊到 Synchronous Event Demultiplexer 中，以監聽 Handle 中發生的事件，對 ServerSocketChannnel 能夠是 CONNECT 事件，對 SocketChannel 能夠是 READ、WRITE、CLOSE 事件等。

4. 事件處理器(Event Handler) ： 定義事件處理方法，以供 Initialization Dispatcher 回調使用。

1、Why：爲何使用 Reactor 模式？

(1) Part A

對於一個事件驅動的分佈式日誌登陸服務系統，以下圖1所示。

客戶端應用經過日誌服務來錄入它們當前狀態和記錄，這些狀態可記錄可能包含了錯誤通知信息、斷點調試信息等。日誌記錄被髮送到一箇中央日服務器上，該服務器能夠處理日誌和鏈接用戶請求。客戶端想要記錄日誌信息，首先必須發送一個鏈接請求給服務器。服務器經過一個「處理工廠」來監聽客戶端對應的地址信息，以等待這些鏈接請求的到來。當一個鏈接請求到來時，「處理工廠」就建立一個handle，其表明了鏈接的端點，用來創建客戶端和服務器之間的鏈接。當handle收到來自客戶端的請求鏈接時，就會返回給服務器。一旦客戶端鏈接成功，它們就能夠同時發送日誌記錄到服務器。

(2) Part B

或許最有效的方法來開發一個併發日誌系統是使用多線程，這樣能夠同時處多個理客戶端請求，以下圖2所示。

然而，多線程實現這樣的分佈式日誌系統可能會面臨下面的問題：

1. 可用性：服務器必須可以處理傳入請求即便是等待其餘請求到達的。特別是，一個服務器不能無限期地處理任何單一來源的事件而排斥其餘事件源。由於這可能大大延遲響應其餘客戶的時間。
2. 效率：一個服務器應該作到延遲最小化、吞吐量最大化，避免沒必要要地使用CPU。多線程可能會致使糟糕的性能因爲上下文切換、同步和數據移動。
3. 編程簡潔：服務器的設計上應該簡化使用合適的併發策略。多線程可能須要複雜的併發控制方案。
4. 可移植性：多線程不是可用在全部操做系統平臺。
5. 適應性：集成新的或改進服務，如改變消息格式或添加服務器端緩存，應該承擔最小的現有代碼的修改和維護成本。例如，實現新應用程序服務應該不須要修改通用事件多路分解和調度機制。

(3) Part C

針對上面的問題，能夠集成同步多路分解事件並分發相應的事件處理程序來處理相應的事件。對於每個應用程序所提供的服務，引入一個單獨的事件處理器處理某些類型的事件。全部事件處理程序實現了相同的接口。事件處理程序註冊一個初始調度程序，它使用一個同步事件信號分離器等待事件發生。當事件發生時，同步事件信號分離器通知初始調度器，它同步告知事件處理程序去關聯對應的事件。事件處理程序而後分派事件到實現了所請求服務的方法中。

客戶端鏈接到日誌服務器所通過的一系列步驟以下圖所示：

日誌服務器記錄日誌所通過的一系列步驟以下圖所示：

2、Reactor 模型

針對上面的問題，能夠集成同步多路分解事件並分發相應的事件處理程序來處理相應的事件。對於每個應用程序所提供的服務，引入一個單獨的事件處理器處理某些類型的事件。全部事件處理程序實現了相同的接口。事件處理程序註冊一個初始調度程序，它使用一個同步事件信號分離器等待事件發生。當事件發生時，同步事件信號分離器通知初始調度器，它同步告知事件處理程序去關聯對應的事件。事件處理程序而後分派事件到實現了所請求服務的方法中。

上述日誌系統的 Reactor 模式類圖以下所示：

參考：

1. 《Reactor 模型》：https://blog.csdn.net/pistolove/article/details/53152708

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