文章目录
- 传统的阻塞式 I/O
- Reactor 模式
- 单 Reactor 单线程
- 单Reactor多线程
- 主从Reactor多线程
在目前的线程模型中一种是传统阻塞的I/O模型，一种是Reactor线程模型。
传统的阻塞式 I/O
为了同时处理多个客户端的请求，服务端为每一个连接都会分配一个新的线程处理。这个独立的线程完成数据的读写和业务处理。这虽然是“传统”的处理方式，但是也是最经典的 IO 线程模型。示意图如下：
该模型采用阻塞式 IO，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，造成线程资源浪费。
当并发数很大，就会创建大量的线程，占用大量系统资源。
Reactor 模式
Reactor 模式针对传统 IO 的缺点，提出了解决方案。
方案 1：基于 I/O 复用模型。即多个连接共用一个阻塞对象，当某个连接有新的数据准备好时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理。
方案 2：基于线程池复用线程资源，不需要给每个连接创建一个线程。将连接完成后的业务处理任务分配给线程池中的线程进行处理。这样一个线程可以处理到多个客户端的业务。
总结一句话，I/O 多路复用 + 线程池，就是所谓的“Reactor 模式”的基本设计思想。其实我们前面 NIO 案例中的版本 1 的实现方式就有点这种味道，只不过不是严格意义上的 Reactor 模式罢了。
目前常用的Netty、Redis、Memcached、Nignx都是基于Reactor模式实现的。
Reactor模型的核心：
-
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 I/O 事件做出反应。
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Handlers：完成实际 I/O 事件中数据的读写和要做的一系列业务处理。
Reactor模型根据Reactor的数量和处理资源线程池的数量不同又分为三种Reactor线程模型：
- 单Reactor单线程
- 单Reactor多线程
- 主从Reactor多线程
单 Reactor 单线程
流程：
- 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。
- 如果是建立连接请求事件，则由 Acceptor 通过 Accept 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。
- 如果不是建立连接事件，则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应
- Handler 会完成 Read→业务处理→Send 的完整业务流程。
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。
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，整个进程无法处理其他连接事件，很容易导致性能阻塞。
- 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，不能接收和处理外部消息，造成节点故障。
- 使用场景：
客户端的数量有限，业务处理非常快速。java原生nio就是这个模型。
单Reactor多线程
流程：
- 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。
- 如果建立连接请求, 则由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。
- 如果不是连接请求，则由reactor分发调用连接对应的handler 来处理。
- 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线程池的某个线程处理业务。
- 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。
- handler收到响应后，通过send 将结果返回给client。
优点：
- 可以充分的利用多核cpu 的处理能力。
缺点：
- 多线程数据共享和访问比较复杂， reactor 处理所有的事件的监听和响应，在单线程运行， 在高并发场景容易出现性能瓶颈.。
主从Reactor多线程
流程：
- 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。
- 当 Acceptor 处理连接事件后，MainReactor 将连接分配给SubReactor 。
- 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。
- 当有新事件发生时， subreactor 就会调用对应的handler处理。
- handler 通过read 读取数据，分发给后面的worker 线程处理。
- worker 线程池分配独立的worker 线程进行业务处理，并返回结果。
- handler 收到响应的结果后，再通过send 将结果返回给client。
- Reactor 主线程可以对应多个Reactor 子线程, 即MainRecator 可以关联多个SubReactor。
优点：
- 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。
- 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：
- 编程复杂度较高。
应用场景：
- 这种模型在许多项目中广泛使用，包括 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。
引用：
https://www.cnblogs.com/Maarten/p/15313801.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/543661648
