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平時接觸的開源產(chǎn)品如Redis、ACE，事件模型都使用的Reactor模式；而同樣做事件處理的Proactor，由于操作系統(tǒng)的原因，相關(guān)的開源產(chǎn)品也少；這里學(xué)習(xí)下其模型結(jié)構(gòu)，重點對比下兩者的異同點；

反應(yīng)器Reactor

Reactor模式結(jié)構(gòu)

Reactor包含如下角色：

• Handle 句柄；用來標識socket連接或是打開文件；
• Synchronous Event Demultiplexer：同步事件多路分解器：由操作系統(tǒng)內(nèi)核實現(xiàn)的一個函數(shù)；用于阻塞等待發(fā)生在句柄集合上的一個或多個事件；（如select/epoll；）
• Event Handler：事件處理接口
• Concrete Event HandlerA：實現(xiàn)應(yīng)用程序所提供的特定事件處理邏輯；
• Reactor：反應(yīng)器，定義一個接口，實現(xiàn)以下功能：
  1）供應(yīng)用程序注冊和刪除關(guān)注的事件句柄；
  2）運行事件循環(huán)；
  3）有就緒事件到來時，分發(fā)事件到之前注冊的回調(diào)函數(shù)上處理；

“反應(yīng)”器名字中”反應(yīng)“的由來：

“反應(yīng)”即“倒置”，“控制逆轉(zhuǎn)”

具體事件處理程序不調(diào)用反應(yīng)器，而是由反應(yīng)器分配一個具體事件處理程序，具體事件處理程序?qū)δ硞€指定的事件發(fā)生做出反應(yīng)；這種控制逆轉(zhuǎn)又稱為“好萊塢法則”（不要調(diào)用我，讓我來調(diào)用你）

業(yè)務(wù)流程及時序圖

1. 應(yīng)用啟動，將關(guān)注的事件handle注冊到Reactor中；
2. 調(diào)用Reactor，進入無限事件循環(huán)，等待注冊的事件到來；
3. 事件到來，select返回，Reactor將事件分發(fā)到之前注冊的回調(diào)函數(shù)中處理；

Proactor模式

Proactor模式結(jié)構(gòu)

Proactor主動器模式包含如下角色

• Handle 句柄；用來標識socket連接或是打開文件；
• Asynchronous Operation Processor：異步操作處理器；負責(zé)執(zhí)行異步操作，一般由操作系統(tǒng)內(nèi)核實現(xiàn)；
• Asynchronous Operation：異步操作
• Completion Event Queue：完成事件隊列；異步操作完成的結(jié)果放到隊列中等待后續(xù)使用
• Proactor：主動器；為應(yīng)用程序進程提供事件循環(huán)；從完成事件隊列中取出異步操作的結(jié)果，分發(fā)調(diào)用相應(yīng)的后續(xù)處理邏輯；
• Completion Handler：完成事件接口；一般是由回調(diào)函數(shù)組成的接口；
• Concrete Completion Handler：完成事件處理邏輯；實現(xiàn)接口定義特定的應(yīng)用處理邏輯；

業(yè)務(wù)流程及時序圖

1. 應(yīng)用程序啟動，調(diào)用異步操作處理器提供的異步操作接口函數(shù)，調(diào)用之后應(yīng)用程序和異步操作處理就獨立運行；應(yīng)用程序可以調(diào)用新的異步操作，而其它操作可以并發(fā)進行；
2. 應(yīng)用程序啟動Proactor主動器，進行無限的事件循環(huán)，等待完成事件到來；
3. 異步操作處理器執(zhí)行異步操作，完成后將結(jié)果放入到完成事件隊列；
4. 主動器從完成事件隊列中取出結(jié)果，分發(fā)到相應(yīng)的完成事件回調(diào)函數(shù)處理邏輯中；

對比兩者的區(qū)別

主動和被動

以主動寫為例：

• Reactor將handle放到select()，等待可寫就緒，然后調(diào)用write()寫入數(shù)據(jù)；寫完處理后續(xù)邏輯；
• Proactor調(diào)用aoi_write后立刻返回，由內(nèi)核負責(zé)寫操作，寫完后調(diào)用相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)處理后續(xù)邏輯；

可以看出，Reactor被動的等待指示事件的到來并做出反應(yīng)；它有一個等待的過程，做什么都要先放入到監(jiān)聽事件集合中等待handler可用時再進行操作；
Proactor直接調(diào)用異步讀寫操作，調(diào)用完后立刻返回；

實現(xiàn)

Reactor實現(xiàn)了一個被動的事件分離和分發(fā)模型，服務(wù)等待請求事件的到來，再通過不受間斷的同步處理事件，從而做出反應(yīng)；

Proactor實現(xiàn)了一個主動的事件分離和分發(fā)模型；這種設(shè)計允許多個任務(wù)并發(fā)的執(zhí)行，從而提高吞吐量；并可執(zhí)行耗時長的任務(wù)（各個任務(wù)間互不影響）

優(yōu)點

Reactor實現(xiàn)相對簡單，對于耗時短的處理場景處理高效；
操作系統(tǒng)可以在多個事件源上等待，并且避免了多線程編程相關(guān)的性能開銷和編程復(fù)雜性；
事件的串行化對應(yīng)用是透明的，可以順序的同步執(zhí)行而不需要加鎖；
事務(wù)分離：將與應(yīng)用無關(guān)的多路分解和分配機制和與應(yīng)用相關(guān)的回調(diào)函數(shù)分離開來，

Proactor性能更高，能夠處理耗時長的并發(fā)場景；

缺點

Reactor處理耗時長的操作會造成事件分發(fā)的阻塞，影響到后續(xù)事件的處理；

Proactor實現(xiàn)邏輯復(fù)雜；依賴操作系統(tǒng)對異步的支持，目前實現(xiàn)了純異步操作的操作系統(tǒng)少，實現(xiàn)優(yōu)秀的如windows IOCP，但由于其windows系統(tǒng)用于服務(wù)器的局限性，目前應(yīng)用范圍較小；而Unix/Linux系統(tǒng)對純異步的支持有限，應(yīng)用事件驅(qū)動的主流還是通過select/epoll來實現(xiàn)；

適用場景

Reactor：同時接收多個服務(wù)請求，并且依次同步的處理它們的事件驅(qū)動程序；
Proactor：異步接收和同時處理多個服務(wù)請求的事件驅(qū)動程序；

參考

《面向模式的軟件體系結(jié)構(gòu) 卷2》
《面向模式的軟件架構(gòu) 卷4》

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/jhj117/p/5823272.html

總結(jié)

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