抽丝剥茧Reactor模式

news/2024/5/20 21:07:15

      今天在看书的时候看到了一个新的设计模式——Reactor模式,这个模式是出现在NIO中,至于这到底是个什么模式,今天我们来细说一下。

一、是什么

1、概念

      reactor设计模式,是一种基于事件驱动的设计模式。Reactor框架是ACE各个框架中最基础的一个框架,其他框架都或多或少地用到了Reactor框架。
      在事件驱动的应用中,将一个或多个客户的服务请求分离(demultiplex)和调度(dispatch)给应用程序。在事件驱动的应用中,同步地、有序地处理同时接收的多个服务请求。
      reactor模式与外观模式有点像。不过,观察者模式与单个事件源关联,而反应器模式则与多个事件源关联 。当一个主体发生改变时,所有依属体都得到通知。

2、优点

       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;

3、缺点

      1)相比传统的简单模型,Reactor增加了一定的复杂性,因而有一定的门槛,并且不易于调试。
      2)Reactor模式需要底层的Synchronous Event Demultiplexer支持,比如Java中的Selector支持,操作系统的select系统调用支持,如果要自己实现Synchronous Event Demultiplexer可能不会有那么高效。
      3) Reactor模式在IO读写数据时还是在同一个线程中实现的,即使使用多个Reactor机制的情况下,那些共享一个Reactor的Channel如果出现一个长时间的数据读写,会影响这个Reactor中其他Channel的相应时间,比如在大文件传输时,IO操作就会影响其他Client的相应时间,因而对这种操作,使用传统的Thread-Per-Connection或许是一个更好的选择,或则此时使用Proactor模式。

二、架构模式

1、架构图

这里写图片描述

2、构成

Handles :表示操作系统管理的资源,我们可以理解为fd。

Synchronous Event Demultiplexer :同步事件分离器,阻塞等待Handles中的事件发生。

Initiation Dispatcher :初始分派器,作用为添加Event handler(事件处理器)、删除Event handler以及分派事件给Event handler。也就是说,Synchronous Event Demultiplexer负责等待新事件发生,事件发生时通知Initiation Dispatcher,然后Initiation Dispatcher调用event handler处理事件。

Event Handler :事件处理器的接口

Concrete Event Handler :事件处理器的实际实现,而且绑定了一个Handle。因为在实际情况中,我们往往不止一种事件处理器,因此这里将事件处理器接口和实现分开,与C++、Java这些高级语言中的多态类似。

3、模块交互

      1)我们注册Concrete Event Handler到Initiation Dispatcher中。
      2)Initiation Dispatcher调用每个Event Handler的get_handle接口获取其绑定的Handle。
      3)Initiation Dispatcher调用handle_events开始事件处理循环。在这里,Initiation Dispatcher会将步骤2获取的所有Handle都收集起来,使用Synchronous Event Demultiplexer来等待这些Handle的事件发生。
     4)当某个(或某几个)Handle的事件发生时,Synchronous Event Demultiplexer通知Initiation Dispatcher。
       5)Initiation Dispatcher根据发生事件的Handle找出所对应的Handler。
       6)Initiation Dispatcher调用Handler的handle_event方法处理事件。

三、代码注释

package com.linxcool.reactor;  import java.io.IOException;  
import java.net.InetAddress;  
import java.net.InetSocketAddress;  
import java.nio.channels.SelectionKey;  
import java.nio.channels.Selector;  
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;  
import java.util.Iterator;  
import java.util.Set;  /** * 反应器模式 * 用于解决多用户访问并发问题 *  * 举个例子:餐厅服务问题 *  * 传统线程池做法:来一个客人(请求)去一个服务员(线程) * 反应器模式做法:当客人点菜的时候,服务员就可以去招呼其他客人了,等客人点好了菜,直接招呼一声“服务员” *  * @author linxcool */  
public class Reactor implements Runnable{  public final Selector selector;  public final ServerSocketChannel serverSocketChannel;  public Reactor(int port) throws IOException{  selector=Selector.open();  serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();  InetSocketAddress inetSocketAddress=new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);  serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);  serverSocketChannel.configureBlocking(false);  //向selector注册该channel    SelectionKey selectionKey=serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  //利用selectionKey的attache功能绑定Acceptor 如果有事情,触发Acceptor   selectionKey.attach(new Acceptor(this));  }  @Override  public void run() {  try {  while(!Thread.interrupted()){  selector.select();  Set<SelectionKey> selectionKeys= selector.selectedKeys();  Iterator<SelectionKey> it=selectionKeys.iterator();  //Selector如果发现channel有OP_ACCEPT或READ事件发生,下列遍历就会进行。  while(it.hasNext()){  //来一个事件 第一次触发一个accepter线程    //以后触发SocketReadHandler  SelectionKey selectionKey=it.next();  dispatch(selectionKey);  selectionKeys.clear();  }  }  } catch (IOException e) {  e.printStackTrace();  }  }  /** * 运行Acceptor或SocketReadHandler * @param key */  void dispatch(SelectionKey key) {  Runnable r = (Runnable)(key.attachment());    if (r != null){    r.run();  }    }    }  
package com.linxcool.reactor;  import java.io.IOException;  
import java.nio.channels.SocketChannel;  public class Acceptor implements Runnable{  private Reactor reactor;  public Acceptor(Reactor reactor){  this.reactor=reactor;  }  @Override  public void run() {  try {  SocketChannel socketChannel=reactor.serverSocketChannel.accept();  if(socketChannel!=null)//调用Handler来处理channel  new SocketReadHandler(reactor.selector, socketChannel);  } catch (IOException e) {  e.printStackTrace();  }  }  
}  
package com.linxcool.reactor;  import java.io.IOException;  
import java.nio.ByteBuffer;  
import java.nio.channels.SelectionKey;  
import java.nio.channels.Selector;  
import java.nio.channels.SocketChannel;  public class SocketReadHandler implements Runnable{  private SocketChannel socketChannel;  public SocketReadHandler(Selector selector,SocketChannel socketChannel) throws IOException{  this.socketChannel=socketChannel;  socketChannel.configureBlocking(false);  SelectionKey selectionKey=socketChannel.register(selector, 0);  //将SelectionKey绑定为本Handler 下一步有事件触发时,将调用本类的run方法。    //参看dispatch(SelectionKey key)    selectionKey.attach(this);  //同时将SelectionKey标记为可读,以便读取。    selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);    selector.wakeup();  }  /** * 处理读取数据 */  @Override  public void run() {  ByteBuffer inputBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);  inputBuffer.clear();  try {  socketChannel.read(inputBuffer);  //激活线程池 处理这些request  //requestHandle(new Request(socket,btt));   } catch (IOException e) {  e.printStackTrace();  }  }  
}  

总结:

      reactor模式是javaNIO非堵塞技术的实现原理,我们不仅要知道其原理流程,还要知道其代码实现,当然这个reactor模式不仅仅在NIO中实现,而且在redies等其他地方也出现过,说明这个模式还是比较实用的,尤其是在多线程高并发的情况下使用。


https://www.xjx100.cn/news/663776.html

相关文章

Reactor模式详解(转)

在学习netty源码以前&#xff0c;需要熟悉JDK 中的NIO&#xff0c;多线程&#xff1b;了解一些设计模式&#xff1a;例如工厂方法、抽象工厂、建造者、外观、代理等&#xff1b;还有NIO的Reactor和AIO的Proactor模式。下边我转了两篇关于Reactor和Proactor相关内容的文章&#…

java reactor模式例子_回顾 Reactor 模式

Reactor 作为网络编程库的核心模式的 Reactor 模式是网络编程中的最常用的模式,反应器 Reactor 又名分派器 Dispatcher, 或通知器 Notifier, 重温一下 POSA2 是对这个模式的描述 语境 An event-driven application that receives multiple service requests simultaneously, b…

Java I/O中的Reactor模式

传统I/O模式 我们之前的的I/O文章中有过如下这种图&#xff1a; 如上模型中&#xff0c;存在的问题 当并发数量很大的时候&#xff0c;会创建大量的线程&#xff0c;占用很大的系统资源当连接创建后&#xff0c;如果当前线程暂时没有可以读的数据&#xff0c;那么改县城会阻塞…

什么是 reactor 模式

在网上看了很多reactor 模式&#xff0c;每个都是各有千秋&#xff0c;这里我写一下自己对reactor 模式感悟。 1. Reactor模式是什么 反应器设计模式(Reactor pattern)是一种为处理并发服务请求&#xff0c;并将请求提交到一个或者多个服务处理程序的事件设计模式。当客户端请…

设计模式——Reactor模式

Reactor模式 Reactor是一种事件处理的设计模式&#xff0c;经常用于高并发的服务端网络开发中。异步的收取消息。将不同的消息绑定到不同的回调函数上。传统的设计是一种同步的停等协议&#xff0c;读写操作执行后要等待当前fd的下一次可读/写事件&#xff0c;这期间什么都不能…

Java的reactor模式_Reactor模式详解+源码实现

1.Reactor模式介绍 Reactor模式是事件驱动模型,有一个或多个并发输入源,有一个Service Handler,有多个Request Handlers;这个Service Handler会同步的将输入的请求(Event)多路复用的分发给相应的Request Handler。从结构上,这有点类似生产者消费者模式,即有一个或多个生产…

java reactor 模式_Reactor模式

备注&#xff1a; 文章很长&#xff0c;建议收藏起来&#xff0c;慢慢读! 并且&#xff0c;持续更新中… 高薪必备1 &#xff1a; 《Netty Zookeeper Redis 高并发实战》 为你打造NIO、Netty 高性能底层原理知识底座 高薪必备2 &#xff1a; 《SpringCloud、Nginx高并发核心编程…

Reactor模式详解

在学习Reactor模式之前,我们需要对“I/O的四种模型”以及“什么是I/O多路复用”进行简单的介绍,因为Reactor是一个使用了同步非阻塞的I/O多路复用机制的模式。 I/O的四种模型 I/0 操作 主要分成两部分 ① 数据准备,将数据加载到内核缓存 ② 将内核缓存中的数据加载到用户缓存…