Reactor模式详解

时间:2022-06-24


阅读之前需要先了解一下5中I/O模型的比较。

Reactor模式

Reactor(反应堆模式)是libevent的中心思想,常规的I/O多路复用中采用select和poll、epoll等来实现。而Reactor是将上述机制进一步封装,通俗的来讲,就是通过回调机制实现。我们只需将事件的接口注册到Reactor上,当事件发生之后,会回调注册的接口。

Reactor是一种事件驱动机制。和普通函数调用的不同之处在于:应用程序不是主动的调用某个API完成处理,而是恰恰相反,Reactor逆置了事件处理流程,应用程序需要提供相应的接口并注册到Reactor上,如果相应的事件发生,Reactor将主动调用应用程序注册的接口,这些接口又称为“回调函数”。

Reactor模式结构

在Reactor模式中,有以下几个关键的参与者。
描述符(handle)由操作系统提供,用于识别每一个事件,如Socket描述符、文件描述符等。在Linux中,它用一个整数来表示。事件可以来自外部,如来自客户端的连接请求、数据等。事件也可以来自内部,如定时器事件。

同步事件分离器(demultiplexer)是一个函数,用来等待一个或多个事件的发生。调用者会被阻塞,直到分离器分离的描述符集上有事件发生。Linux的select函数是一个经常被使用的分离器。
事件处理器接口(event handler)是由一个或多个模板函数组成的接口。这些模板函数描述了和应用程序相关的对某个事件的操作。 具体的事件处理器:是事件处理器接口的实现。它实现了应用程序提供的某个服务。每个具体的事件处理器总和一个描述符相关。它使用描述符来识别事件、识别应用程序提供的服务。
Reactor 管理器(reactor):定义了一些接口,用于应用程序控制事件调度,以及应用程序注册、删除事件处理器和相关的描述符。它是事件处理器的调度核心。 Reactor管理器使用同步事件分离器来等待事件的发生。一旦事件发生,Reactor管理器先是分离每个事件,然后调度事件处理器,最后调用相关的模 板函数来处理这个事件。
通过上述分析,我们注意到,是Reactor管理器而不是应用程序负责等待事件、分离事件和调度事件。实际上,Reactor管理器并没有被具体的 事件处理器调用,而是管理器调度具体的事件处理器,由事件处理器对发生的事件做出处理。这就是类似Hollywood原则的“反向控制”。应用程序要做的 仅仅是实现一个具体的事件处理器,然后把它注册到Reactor管理器中。接下来的工作由管理器来完成。这些参与者的相互关系如下图所示。

Reactor 处理步骤

  1. 初始化一个Reactor管理器
  2. 初始化事件处理器,设置事件源及回调函数
  3. 将事件处理器注册到Reactor管理器上
  4. 注册该事件
  5. 进入循环等待事件发生并处理
  1. 响应快,不必为单个同步时间所阻塞,虽然Reactor本身依然是同步的;
  2. 编程相对简单,可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题,并且避免了多线程/进程的切换开销;
  3. 可扩展性,可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源;
  4. 可复用性,reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关,具有很高的复用性;


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