Reactor线程模型
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Reactor线程模型相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1.Reactor线程模型
传统阻塞IO模型存在以下问题：
- 每个连接都需要独立线程处理，当并发数大时，创建线程数多，占用资源
- 采用阻塞IO模型，连接建立后，若当前线程没有数据可读，线程会阻塞在读操作上，造成资源浪费
针对于存在的问题可以采取以下方案：
- 基于线程池思想，避免为每个连接创建线程，连接完成后将业务处理交给线程池处理。
- 基于IO复用模型，多个连接共用同一个阻塞对象，不用等待所有的连接。遍历到有新数据可以处理时，操作系统会通知程序，线程跳出阻塞状态，进行业务逻辑处理。
Reactor线程模型就是基于IO复用和线程池的结合，其核心是I/O多路复用和事件驱动。
1.1 Reactor单线程模型
由于Reactor模式使用的是异步非阻塞IO，所有的IO操作都不会导致阻塞，理论上一个线程可以独立处理所有IO相关的操作。从架构层面看，一个NIO线程确实可以完成其承担的职责。例如，通过Acceptor类接收客户端的TCP连接请求消息，链路建立成功之后，通过Dispatch将对应的ByteBuffer派发到指定的Handler上进行消息解码。用户线程可以通过消息编码通过NIO线程将消息发送给客户端。
对于一些小容量应用场景，可以使用单线程模型。但是对于高负载、大并发的应用场景却不合适，主要原因如下：
- 用一个线程处理请求，对于多核资源机器来说是有点浪费的；
- 一个NIO线程同时处理成百上千的链路，性能上无法支撑，即便NIO线程的CPU负荷达到100%，也无法满足海量消息的编码、解码、读取和发送；
- 当NIO线程负载过重之后，处理速度将变慢，这会导致大量客户端连接超时，超时之后往往会进行重发，这更加重了NIO线程的负载，最终会导致大量消息积压和处理超时，成为系统的性能瓶颈；
- 可靠性问题：一旦NIO线程意外跑飞，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收和处理外部消息，造成节点故障。
为了解决这些问题，演进出了Reactor多线程模型。
1.2 Reactor多线程模型
Rector多线程模型与单线程模型最大的区别就是换成了线程池处理，也就是Reactor线程只处理连接事件和读写事件，业务处理交给线程池处理，充分利用多核机器的资源、提高性能并且增加可靠性。其特点如下：
- 有专门一个NIO线程-Acceptor线程用于监听服务端，接收客户端的TCP连接请求；
- 网络IO操作-读、写等由一个NIO线程池负责，线程池可以采用标准的JDK线程池实现，它包含一个任务队列和N个可用的线程，由这些NIO线程负责消息的读取、解码、编码和发送；
- 1个NIO线程可以同时处理N条链路，但是1个链路只对应1个NIO线程，防止发生并发操作问题。
在绝大多数场景下，Reactor多线程模型都可以满足性能需求；但是，在极个别特殊场景中，一个NIO线程负责监听和处理所有的客户端连接可能会存在性能问题。例如并发百万客户端连接，或者服务端需要对客户端握手进行安全认证，但是认证本身非常损耗性能。在这类场景下，单独一个Acceptor线程可能会存在性能不足问题，为了解决性能问题，产生了第三种Reactor线程模型-主从Reactor多线程模型。
1.3 主从Reactor多线程模型
主从Reactor线程模型的特点是：服务端用于接收客户端连接的不再是个1个单独的NIO线程，而是一个独立的NIO（mainReactor）线程池。Acceptor接收到客户端TCP连接请求处理完成后（可能包含接入认证等），将新创建的SocketChannel注册到IO线程池（subreactor线程池）的某个IO线程上，由它负责SocketChannel的读写和编解码工作。Acceptor线程池仅仅只用于客户端的登陆、握手和安全认证，一旦链路建立成功，就将链路注册到后端subReactor线程池的IO线程上，由IO线程负责后续的IO操作。
工作流程大致如下：
- 从主线程池中随机选择一个Reactor线程作为Acceptor线程，用于绑定监听端口，接收客户端连接；
- Acceptor线程接收客户端连接请求之后创建新的SocketChannel，将其注册到主线程池的其它Reactor线程上，由其负责接入认证、IP黑白名单过滤、握手等操作；
- 步骤2完成之后，业务层的链路正式建立，将SocketChannel从主线程池的Reactor线程的多路复用器上摘除，重新注册到Sub线程池的线程上，用于处理I/O的读写操作
2. 参考文献
- Doug Lea -《Scalable IO in Java》【关注公众号”Data Porter”，回复“Doug Lea” 获取该pdf】
- http://www.lllpan.top/article/72
- http://www.lllpan.top/article/65
- https://www.nowcoder.com/questionTerminal/da226feba81a4e42bad952d99f8c48ae?orderByHotValue=1&page=1&onlyReference=false
- https://www.jianshu.com/p/e24f6ae6965d
以上是关于Reactor线程模型的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章