什么是Reactor模式

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这篇文章主要为大家展示了“什么是 Reactor 模式”,内容简而易懂,条理清晰,希望能够帮助大家解决疑惑,下面让丸趣 TV 小编带领大家一起研究并学习一下“什么是 Reactor 模式”这篇文章吧。

  思维导图
  思维导图   一、Reactor 模式介绍 1.1 什么是 Reactor 模式

Reactor 模式一般翻译成 反应器模式,也有人称为 分发者模式。它是将客户端请求提交到一个或者多个服务处理程序的设计模式。工作原理是由一个线程来接收所有的请求,然后派发这些请求到相关的工作线程中。

 1.2 为什么使用 Reactor 模式

在 java 中,没有 NIO 出现之前都是使用 socket 编程。socket 的接收请求是阻塞的,需要处理完一个请求才能处理下一个请求,所以在面对高并发的服务请求时,性能就会很差。

那有人就会说使用多线程(如下图所示)。接收到一个请求,就创建一个线程处理,这样就不会阻塞了。实际上这样的确是可以在提升性能上起到一定的作用,但是当请求很多的时候,就会创建大量的线程,维护线程需要资源的消耗,线程之间的切换也需要消耗性能。而且系统创建线程的数量也是有限的,所以当高并发时,会直接把系统拖垮。由于以上的问题,提出了 Reactor 模式。

基于 Java,Doug Lea(Java 并发包作者)提出了三种形式,单 Reactor 单线程,单 Reactor 多线程和多 Reactor 多线程。

  二、Reactor 模式的演进过程

在介绍三种 Reactor 模式前,先简单地说明三个角色:

Reactor:负责响应事件,将事件分发到绑定了对应事件的 Handler,如果是连接事件,则分发到 Acceptor。Handler:事件处理器。负责执行对应事件对应的业务逻辑。Acceptor:绑定了 connect 事件,当客户端发起 connect 请求时,Reactor 会将 accept 事件分发给 Acceptor 处理。

 2.1 单 Reactor 单线程
  工作流程

只有一个 select 循环接收请求,客户端(client)注册进来由 Reactor 接收注册事件,然后再由 reactor 分发(dispatch)出去,由下面的处理器(Handler)去处理。

  通俗解释

一个餐厅里只有一个既是前台也是服务员的人,负责接待客人,也负责把客人点的菜下达给厨师。

  单 Reactor 单线程的特点

单线程的问题实际上是很明显的。只要其中一个 Handler 方法阻塞了,那就会导致所有的 client 的 Handler 都被阻塞了,也会导致注册事件也无法处理,无法接收新的请求。所以这种模式用的比较少,因为不能充分利用到多核的资源。

这种模式仅仅只能处理 Handler 比较快速完成的场景。

 2.2 单 Reactor 多线程
  工作流程

在多线程 Reactor 中,注册接收事件都是由 Reactor 来做,其它的计算,编解码由一个线程池来做。从图中可以看出工作线程是多线程的,监听注册事件的 Reactor 还是单线程。

  通俗解释

相当于餐厅里有一个前台,多个服务员。前台只负责接待客人,服务员只负责服务客人。

  单 Reactor 多线程的特点

对比单线程 Reactor 模型,多线程 Reactor 模式在 Handler 读写处理时,交给工作线程池处理,不会导致 Reactor 无法执行,因为 Reactor 分发和 Handler 处理是分开的,能充分地利用资源。从而提升应用的性能。

缺点:Reactor 只在主线程中运行,承担所有事件的监听和响应,如果短时间的高并发场景下,依然会造成性能瓶颈。

 2.3 多 Reactor 多线程
  工作流程

1、mainReactor 负责监听客户端请求,专门处理新连接的建立,将建立好的连接注册到 subReactor。

2、subReactor 将分配的连接加入到队列进行监听,当有新的事件发生时,会调用连接相对应的 Handler 进行处理。

  通俗解释

相当于餐厅里有多个前台和多个服务员,前台只负责接待客人,服务员只负责服务客人。

  多 Reactor 多线程的特点

mainReactor 主要是用来处理客户端请求连接建立的操作。subReactor 主要做和建立起来的连接做数据交互和事件业务处理操作,每个 subReactor 一个线程来处理。

这样的模型使得每个模块更加专一,耦合度更低,能支持更高的并发量。许多框架也使用这种模式,比如接下来要讲的 Netty 框架就采用了这种模式。

  三、在 Netty 中的应用

Netty 可谓是框架中精品中的极品,要用一张图或者一段话来总结概括不太可能,所以下面我仅分析一下 Netty 框架的架构模型。在下一篇文章再继续深入探究 Netty。这个架构实际上跟多 Reactor 多线程模型比较像。

1、BossGroup 相当于 mainReactor,负责建立连接并且把连接注册到 WorkGroup 中。WorkGroup 负责处理连接对应的读写事件。

2、BossGroup 和 WorkGroup 是两个线程池,里面有多个 NioEventGroup(实际上是线程),默认 BossGroup 和 WorkGroup 里的线程数是 cpu 核数的两倍(源码中有体现)。

3、每一个 NioEventGroup 都是一个无限循环,负责监听相对应的事件。4、Pipeline(通道) 里包含多个 ChannelHandler(业务处理),按顺序执行。

以上是“什么是 Reactor 模式”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注丸趣 TV 行业资讯频道!

正文完
 
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