libevent 的Reactor模型

時間 2019-11-08

原文原文鏈接

libevent的設計是一個典型的Reactor模型，理解Reactor模型是理解libevent的基石，所以本節主要介紹典型的事件驅動設計模式---Reactor模式react

The Reactor design pattern handles service requests that are delivered concurrently to an application by one or more clients.git

在reactor.pdf第一句話就直接說到Reactor 設計模式能夠爲一個應用同時處理一個或者多個客戶端請求服務github

Reactor的事件處理機制

Reactor Bing 中文翻譯爲 "反應堆，反應器"，是一種事件驅動機制。與普通函數調用的不一樣之處在於：應用程序不是主動的調用某個API完成處理，而是偏偏相反，Reactor逆置了事件處理流程，應用程序須要提供相應的接口並註冊到Reactor上,若是相應的事件發生，Reactor將主動調用應用程序註冊的接口，這些接口又稱爲"callback function"（回調函數）.編程

在使用libevent時，須要向libevent框架註冊相應的事件和會調函數，當註冊的相應事件發生時，libevent會調用回調函數處理相應的時間(I/O讀寫，定時器，信號)設計模式

用"好萊塢原則"來形容Reactor再合適不過了：不要打電話給咱們，咱們會打電話通知你。數組

Reactor模式結構

在Reactor模式中，有5個關鍵參與者。服務器

描述符（handle）：由操做系統提供，用於識別每一個事件，如Socket描述符、文件描述符等。在Linux中，它用一個整數來表示。事件能夠來自外部，如來自客戶端的鏈接請求、數據等。事件也能夠來自內部，如定時器事件。
同步事件分離器（synchronous event demultiplexer）：是一個函數，用於等待一個或多個事件的發生。調用者會被阻塞，直到分離器分離的描述符集上有事件發生。Linux的select函數是一個常常被使用的分離器。
事件處理器接口（event handler）：是有一個或多個模板函數組成的接口。這些模板函數描述了和應用程序相關的對於某個事件的操做。
具體的事件處理器（concrete event handler）：是事件處理器接口的實現，它實現了應用程序提供的某個服務。每一個具體的事件處理器總和一個描述符相關。它使用描述符來識別事件、識別應用程序提供的服務。
Reactor管理器（dispatcher）：定義了一些接口，用於應用程序控制事件調度，以及應用程序註冊、刪除事件處理器和相關的描述符。它是事件處理器的調度核心。Reactor管理器使用同步事件分離器來等待事件的發生。一旦事件發生，Reactor管理器先是分離每一個事件，而後調度事件處理器，最後調用相關模板函數來處理這個事件。

在上圖中，能夠看到Rector管理器（dispatcher）是Reactor模式中最爲關鍵的角色，它是該模式最終向用戶提供接口的類。用戶能夠向Reactor中註冊event handler，而後Reactor在react的時候，發現用戶註冊的fd有事件發生，就會調用用戶的事件處理函數。下面是一個典型的reactor聲明方式：網絡

class Reactor
{
public:
	//構造函數
	Reactor();
    //析構函數
    ~Reactor();
    //向reactor中註冊關注事件evt的handler（可重入）
    //@param handler 要註冊的事件處理器
    //@param evt 要關注的事件
    //@retval 0 註冊成功
    //@retval -1 註冊出錯
    int RegisterHandler(EventHandler *handler, event_t evt);

    //從reactor中移除handler
    //param handler 要移除的事件處理器
    //retval 0 移除成功
    //retval -1 移除出錯
    int RemoveHandler(EventHandler *handler);

    //處理事件，回調註冊的handler中相應的事件處理函數
    //@param timeout 超時事件（毫秒）
    void HandlerEvents(int timeout = 0);

private：
	ReactorImplementation *m_reactor_impl; //reactor的實現類
}

SynchrousEventDemultiplexer也是Reactor中一個比較重要的角色，它是Reactor用來檢測用戶註冊的fd上發生的事件的利器，經過Reactor得知了那些fd上發生了什麼樣的事件，而後以這些爲依據，來多路分發事件，回調用戶事件處理函數。下面是一個簡單的設計：多線程

class EventDemultiplexer
{
public:
    /// 獲取有事件發生的全部句柄以及所發生的事件
    /// @param  events  獲取的事件
    /// @param  timeout 超時時間
    /// @retval 0       沒有發生事件的句柄(超時)
    /// @retval 大於0   發生事件的句柄個數
    /// @retval 小於0   發生錯誤
    virtual int WaitEvents(std::map<handle_t , event_t> * events, int timeout = 0) = 0;
    /// 設置句柄handle關注evt事件
    /// @retval 0     設置成功
    /// @retval 小於0 設置出錯
    virtual int RequestEvent(handle_t handle, event_t evt) = 0;

    /// 撤銷句柄handle對事件evt的關注
    /// @retval 0     撤銷成功
    /// @retval 小於0 撤銷出錯
    virtual int UnrequestEvent(handle_t handle, event_t evt) = 0;
};

Event Handler事件處理程序提供一組接口，每一個接口對應了一種類型的事件，供Reactr在相應的事件發生時調用，執行相應的事件處理。一般它會綁定一個有效的句柄。對應到libevent中，就是event結構體。下面是典型的Event Handler類兩種聲明方式。app

class Event_Handler
{
public:
	//處理讀事件的回調函數
	virtual void handle_read() = 0;
    //處理寫事件的回調函數
    virtual void handle_write() = 0;
    //處理超時的回調函數
    virtual void handle_timeout() = 0;
    //關閉對應的handle句柄
    virtual void handle_close() = 0;
    //獲取該handler所對應的句柄
    virtual HANDLE get_handle() = 0;
};
________________________________________________________________________________

class Event_Handler
{
public:
	//event maybe read/write/timeout/close .etc
    virtual void hand_events(int events) = 0;
    virtual HANDLE get_handle() = 0;
}

ConcreteEventHandler具體事件處理器是EventHanler的子類，EventHandler是Reactor所用來規定接口的基類，用戶本身的事件處理器都必須從EventHandler繼承。