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10、Netty 基础 之 Reactor三种模式

一、单Reactor单线程模式

1、 工作原理图；

 

2、 方案说明；

1、Select是前面I/O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Select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。
4、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。
5、Handler会完成Read->业务处理->Send的完整业务流程。

3、 实例方案；

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），编码简单，清晰明了，但是如果客户端连接数量较多，将无法支撑。

4、 问题；

在处理高并发的时候，存在瓶颈。

5、 方案优缺点分析；

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，不能接收和处理外部消息，造成节点故障。
4、使用场景：客户端的数量有限，业务处理非常快速，比如Redis在业务处理的时间复杂度O(1)的情况。

二、单Reactor多线程

1、 工作原理图；

 

2、 方案说明；

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、如果是建立连接请求，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。
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线程池的某个线程处理业务。
5、worker线程池会分配独立的线程，完成真正的业务，并将结果返回给Handler。
6、Handler通过send将结果返回给client。

3、 方案优缺点；

1、优点：可以充分的利用多核CPU的处理能力。
2、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。

三、主从Reactor多线程

1、 工作原理图；

 

2、 方案说明；

1、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。
2、当Acceptor处理连接事件后，MainReactor将连接分配给SubReactor。
3、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。
4、当有新事件发生时，SubReactor就会调用对应的Handler进行处理。
5、Handler通过read读取数据，分发给后面的worker线程处理。
6、worker线程池分配独立的worker线程进行业务处理，并返回结果。
7、Handler收到响应的结果后，再通过send方法将结果返回给client。
8、Reactor主线程可以对应多个Reactor子线程，即MainReactor可以关联多个SubReactor。

3、 ScalableIOinJava对MultipleReactors的原理图解；

 

4、 方案优缺点说明；

1、优点：父线程与子线程职责明确，父线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理。
2、优点：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。
3、缺点：编程复杂度高。

5、 实例方案；

这种模型在许多项目中广泛使用，包括nginx用到主从Reactor多进程模型，Memcached主从多线程，Netty主从多线程模型的支持。

四、Reactor模式小结

1、 3种模式用生活案例来理解；

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，1个前台接待员，多个服务员，接待员只负责接待。
3、主从Reactor多线程，1个前台主管，多个前台接待员，多个服务员。

2、 Reactor模式具有如下优点；

1、响应快，不必为单个同步事件所阻塞，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，并且避免了多线程/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处理逻辑无关，具有很高的复用性。