传统阻塞IO服务模型

工作原理

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模型特点

1.采用阻塞IO模式获取输入的数据
2.每个连接都需要独立的线程完成数据的输入，业务处理，数据返回

问题分析

1.当并发数很大时，就会创建大量的线程，占用很大系统资源
2.连接创建后，如果当前线程暂时没有数据可读，该线程会阻塞在read操作，造成线程资源的浪费

Reactor模式（反应器模式）

image.png说明：

1.通过一个或多个输入同时传递给服务处理器（基于事件驱动）
2.服务器端的程序处理传入的多个请求并将他们同步分派到相应的处理线程
3.Reactor模式使用了IO复用监听事件，收到事件后，分发给某个线程（进程），这点就是网络服务高并发处理的关键

Reactor模式中核心组成

1.Reactor：Reactor在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理程序来对IO事件做出反应，它就像公司的电话接线员，接听客户电话并转发给适当的联系人
2.Handlers：处理程序执行IO事件要完成的实际事件，类似于客户想要与之交谈的公司中的实际官员。Reactor通过调度适当的处理程序来相应IO事件，处理程序执行非阻塞操作

Reactor模式分类

单Reactor单线程

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说明

1.Select是前面IO复用模型介绍的标准网络编程API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求
2.Reactor对象通过Selet监控客户端请求事件，收到事件后通过Dispatch进行分发
3.如果是建立连接请求事件，则由Acceptor通过Acept处理连接请求，然后创建一个Handler对象处理连接完成后的后续业务处理
4.如果不是建立连接事件，则由Reactor分发调用连接对应的Handler来响应
5.Handler会完成Read->业务处理->Send的完整业务流程

分析以及存在的问题

服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的IO操作（包括连接、读、写等），但是如果客户端连接的数量比较多，将无法支撑

优缺点

1.优点：模型简单，没有多线程，进程通信、竞争的问题，全部都在一个线程中完成
2.缺点：性能问题，只有一个线程，无法完全发挥多核CPU的性能，Handler在处理某个连接上的业务时，整个进程将无法处理其他连接事件，很容易导致性能瓶颈
3.缺点：可靠性问题，线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收或处理外部消息，造成节点故障
4.使用场景：客户端数量有限，业务处理非常快，比如Redis在业务处理的时间复杂度为O(1)

单Reactor多线程

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说明

1.Reactor对象通过select监控客户端请求事件，收到事件后，通过dispatch进行分发
2.如果建立连接请求，则Acceptor通过accept处理连接请求，然后创建一个Handler对象处理完成连接后的各种事件
3.如果不是连接请求，则由reactor分发调用连接对应的handler来处理
4.handler只负责响应事件，不做具体的业务处理，通过read读取数据后，会分发给后面的worker线程池的某个线程来处理业务
5.worker线程池会分配独立线程完成真正的业务，并将结果返回给handler
6.handler收到响应后，通过森达将结果返回给client

优缺点

优点：可用充分的利用多核CPU的处理能力
缺点：多线程数据共享，访问比较复杂，Reactor处理了所有的事件的监听和响应，在单线程运行中，高并发场景下容易出现性能瓶颈

主从Reactor多线程

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工作原理

针对于单Reactor多线程模型中，Reactor在单线程中运行，高并发场景下容易称为性能瓶颈，可以让Reactor在多线程中运行

说明

1.可以有多个Reactor子线程
2.Reactor主线程MainReactor对象通过select监听连接事件，收到事件后，通过Acceptor处理连接事件
3.当Acceptor处理连接事件后，MainReactor将连接分配给SubReactor
4.SubReactor将连接加入到连接队列进行监听，并创建handler进行各种事件处理
5.当有新事件发生时，subReactor就会调用对应的handler处理
6.handler通过read读取数据，分发给后面的worker线程处理
7.worker线程池分配独立的worker线程进行业务处理，并返回结果

优缺点
优点

1.父线程与子线程的数据交互简单职责明确，父线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理
2.父线程与子线程的数据交互简单，Reactor主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无需返回数据
缺点：编程复杂度高
应用：这种模型在许多项目广泛应用，比如Nginx主从Reactor多进程模型，Memcached主从多线程，Netty主从多线程模型的支持 =

小结

1.单Reactor单线程：前台接待员和服务员是同一个人，全程为顾客服务
2.单Reactor多线程，一个前台接待员，多个服务生
3.主从Reactor多线程，多个前台接待员，多个服务生

Reactor模式具有的优点

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.可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，避免了多线程/进程的切换开销
3.扩展性好，可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源
4.复用性好，Reactor模型本身与具体事件逻辑无关，具有很高的复用性