反應堆模式

一、概念

　　1、定義

　　反應堆模式是一種對象行為類的設計模式，對同步事件分揀和派發。它是處理併發I/O比較常見的一種模式，用於同步I/O。

　　其中心思想是將所有要處理的I/O事件註冊到一個中心I/O多路復用器上，同時主線程阻塞在多路復用器上；一旦有I/O事件到來或者是準備就緒，多路復用器返回並將相應的I/O事件分發到對應的處理器中。

　　2、Reactor事件處理機制

　　　　Reactor是一種事件驅動機制，和普通函數的不同之處在於：應用程式不是主動的調用某個API完成處理，Reactor逆置了事件處理流程，應用程式需要提供相應的介面並註冊到Reactor上，如果相應的時間發生，Reactor將主動調用應用程式註冊的介面(這些介面又被稱為"回調函數")。下麵是事件驅動機制的模型圖：

　　事件驅動(回調)就是應用業務向一個中間人註冊一個回調(event handler)，當I/O就緒後，就向這個中間人產生一個事件，並通知此handler進行處理。這個中間人是由一個不斷等待和迴圈的單獨線程來承擔，它接受所有的handler的註冊，並負責向操作系統查詢IO是否就緒在就緒後就調用指定的handler進行處理。這個中間人的名字就就叫做Reactor。

　　3、優點

　　Reactor模式是編寫高性能網路伺服器的必備技術，主要有以下優點：

• 相應快，不必為單個同步事件所阻塞，雖然Reactor本身也是同步的
• 避免了多線程/進程的的切換開銷
• 可擴展性，可以方便的通過增加Reactor實例個數來充分利用CPU資源

二、反應堆模式組成

　　1、Handler事件源

　　Handler代表操作系統管理的資源，包括：網路連接、打開的文件、同步對象等等。事件可以來自外部，如客戶端的連接請求、數據等，也可以來自內部，如定時器事件。

　　2、Synchronous event demultiplexer同步事件分離器(事件多路分發機制)

　　由操作系統提供的I/O多路復用機制，例如select和epoll，程式首先將其關心的句柄(即事件源)及其事件註冊到event demultiplexer上，當有事件到達時，event demultiplexer會發出通知“在已經註冊的句柄集中，一個或者多個句柄的事件已經就緒”；程式收到通知後，就可以在非阻塞的情況下對事件進行處理了。

　　3、event Handler事件處理介面

　　一個或多個模板函數組成的介面，描述了和應用程式相關的對某個事件的操作

　　4、concrete event Handler具體的事件處理器

　　事件處理介面的實現，實現了應用程式提供的某個服務

　　5、Reactor反應器

　　定義了一些介面，用於應用程式控制事件調度，以及應用程式註冊、刪除事件處理器和相關的描述符，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管理器先是分離每個事件，然後調度事件處理器，最後調用相關的模 板函數來處理這個事件。

三、NIO中的Reactor模式

　　NIO中Reactor的核心是Selector。下麵是一個簡單的示例：

public class Reactor implements Runnable
{
    Selector selector;
    public Reactor() throws IOException
    {
        selector = Selector.open();
    }
    public void run()
    {
        try
        {
            while (!Thread.interrupted())
            {
                // 迴圈，等待事件
                selector.select();
                Set selected = selector.selectedKeys();
                Iterator it = selected.iterator();
                while (it.hasNext())
                    // 調用handler，處理事件
                    dispatch((SelectionKey) (it.next()));
                selected.clear();
            }
        } catch (IOException ex)
        { /* ... */
        }
    }
    void dispatch(SelectionKey k)
    {
        Runnable r = (Runnable) (k.attachment());
        if (r != null)
            r.run();
    }
}

四、參考資料

　　1、http://ifeve.com/netty-reactor-4/

　　2、http://www.2cto.com/kf/201504/389198.html