Reactor模式 学习笔记

Posted 2021-07-20 Shi Peng

一、Reactor模式简介

1.1、简介

Reactor模式称为“反应器模式”或“分发者模式”。

Reactor模式的工作原理：由一个线程来接收所有客户端请求，然后派发请求到相关的工作线程中。

1.2、为什么使用reactor模式

若一个请求，服务端用一个线程处理，当并发高时会创建大量线程，维护线程需要耗费大量资源，线程间切换也耗费资源，且系统能创建的线程数是有限的。

二、Reactor模式的演进过程

Reactor模式有三个角色：
1）Reactor：负责响应请求，将请求分发到绑定了对应事件的handler上，如果是连接事件，则分发到Acceptor。

2）Handler：事件处理器。负责执行对应事件的业务逻辑。

3）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，客户端注册进来，有Reactor接收注册事件，然后由Reactor分发 (dispatch) 出去，由下面的handler处理。

比喻

一个餐厅里只有一个服务员，负责接待客人，客人点菜后，服务员不负责做菜，而是把请求分给厨师做。

单Reactor单线程的特点

缺点：只要其中一个handler方法阻塞了，就会导致所有客户端的handler阻塞（因为是单线程handler），也会导致注册事件无法处理，无法接收新的请求。-- 因为reactor的接收请求和handler的处理是串行的，所以handler阻塞，会导致reactor阻塞。

而且单线程reactor无法充分利用多核CPU，用的场景较少。

2.2、单Ractor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，其他的计算、编解码等请求，会放到一个线程池中，由线程池中的多线程来做。

所以，在单Reactor多线程模式中，监听注册事件由reactor单线程来做，业务处理由线程池中的多线程来做。

比喻

一个餐厅里有一个前台，负责接待所有客人，把所有客人的点菜需求都放到一个地方（线程池）就完事。而有多个厨师（多个handler）来领取点菜需求来做菜。

单Reactor多线程特点

相比单线程Reactor模型，多线程Reactor模型在handler读写处理时，交给线程池处理。这样reactor的分发和handler的处理通过线程池异步解耦。

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，依旧单reactor会成为性能瓶颈。

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，加入到线程池队列中进行监听，当有新的事件发生时，会调用连接相对应的handler进行处理。

比喻

餐厅里有多个前台，前台只负责接待客人，客人下单后，放到线程池，然后多个厨师去监听客户下单请求，然后去做菜。

多Reactor的特点

mainReactor用来处理客户端建立连接的请求，subReactor把建立好的连接放到线程池，hander监听线程池中的事件。（每个subReactor也是一个线程来处理）

备注：netty就用了多Reactor多线程模式。

三、多Reactor多线程模式在netty中的应用

netty算是NIO框架中的极品。

下图为netty的架构模型：

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

2、BossGroup和WorkGroup是两个线程池，里面都有多个NioEventGroup（相当于多个前台，每个NioEventGroup都是一个线程），默认BossGroup和WorkGroup里的线程数是CPU核数的两倍。

3、每一个NioEventGroup（相当于前台）都是一个无限循环，负责监听对应的事件。

4、Pipeline（管道）里包含了多个ChannelHandler（负责业务处理，可比喻成做菜的厨师），按顺序执行事件的业务处理。

问题：消费每个workgroup（即subReactor）的pipeline按说也是线程池的，把监听到的事件放到线程池里，然后由pipeline来领取事件，做相应的业务处理。