Reactor模式以及Netty框架中的应用

思维导图

一、Reactor模式介绍

本文主要参考Doug Lea(大神)的“Scalable IO in Java”中讲述的Reactor模式。

原文地址：gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslide…

有兴趣的可以看看这本书，受益匪浅！

1.1 什么是Reactor模式

Reactor模式一般翻译成"反应器模式"，也有人称为"分发者模式"。它是将客户端请求提交到一个或者多个服务处理程序的设计模式。工作原理是由一个线程来接收所有的请求，然后派发这些请求到相关的工作线程中。

1.2 为什么使用Reactor模式

在java中，没有NIO出现之前都是使用socket编程。socket的接收请求是阻塞的，需要处理完一个请求才能处理下一个请求，所以在面对高并发的服务请求时，性能就会很差。

那有人就会说使用多线程（如下图所示）。接收到一个请求，就创建一个线程处理，这样就不会阻塞了。实际上这样的确是可以在提升性能上起到一定的作用，但是当请求很多的时候，就会创建大量的线程，维护线程需要资源的消耗，线程之间的切换也需要消耗性能。而且系统创建线程的数量也是有限的，所以当高并发时，会直接把系统拖垮。

由于以上的问题，提出了Reactor模式。

基于Java，Doug Lea（Java并发包作者）提出了三种形式，单Reactor单线程，单Reactor多线程和多Reactor多线程。

二、Reactor模式的演进过程

在介绍三种Reactor模式前，先简单地说明三个角色：

Reactor：负责响应事件，将事件分发到绑定了对应事件的Handler，如果是连接事件，则分发到Acceptor。 Handler：事件处理器。负责执行对应事件对应的业务逻辑。 Acceptor：绑定了 connect 事件，当客户端发起connect请求时，Reactor会将accept事件分发给Acceptor处理。

2.1 单Reactor单线程

工作流程

只有一个select循环接收请求，客户端（client）注册进来由Reactor接收注册事件，然后再由reactor分发（dispatch）出去，由下面的处理器（Handler）去处理。

通俗解释

一个餐厅里只有一个既是前台也是服务员的人，负责接待客人，也负责把客人点的菜下达给厨师。

单Reactor单线程的特点

单线程的问题实际上是很明显的。只要其中一个Handler方法阻塞了，那就会导致所有的client的Handler都被阻塞了，也会导致注册事件也无法处理，无法接收新的请求。所以这种模式用的比较少，因为不能充分利用到多核的资源。

这种模式仅仅只能处理Handler比较快速完成的场景。

2.2 单Reactor多线程

工作流程

在多线程Reactor中，注册接收事件都是由Reactor来做，其它的计算，编解码由一个线程池来做。从图中可以看出工作线程是多线程的，监听注册事件的Reactor还是单线程。

通俗解释

相当于餐厅里有一个前台，多个服务员。前台只负责接待客人，服务员只负责服务客人。

单Reactor多线程的特点

对比单线程Reactor模型，多线程Reactor模式在Handler读写处理时，交给工作线程池处理，不会导致Reactor无法执行，因为Reactor分发和Handler处理是分开的，能充分地利用资源。从而提升应用的性能。

缺点： Reactor只在主线程中运行，承担所有事件的监听和响应，如果短时间的高并发场景下，依然会造成性能瓶颈。

2.3 多Reactor多线程

工作流程

1、mainReactor负责监听客户端请求，专门处理新连接的建立，将建立好的连接注册到subReactor。 2、subReactor 将分配的连接加入到队列进行监听，当有新的事件发生时，会调用连接相对应的Handler进行处理。

通俗解释

相当于餐厅里有多个前台和多个服务员，前台只负责接待客人，服务员只负责服务客人。

多Reactor多线程的特点

mainReactor 主要是用来处理客户端请求连接建立的操作。 subReactor主要做和建立起来的连接做数据交互和事件业务处理操作，每个subReactor一个线程来处理。

这样的模型使得每个模块更加专一，耦合度更低，能支持更高的并发量。许多框架也使用这种模式，比如接下来要讲的Netty框架就采用了这种模式。

三、在Netty中的应用

Netty可谓是框架中精品中的极品，要用一张图或者一段话来总结概括不太可能，所以下面我仅分析一下Netty框架的架构模型。在下一篇文章再继续深入探究Netty。

这个架构实际上跟多Reactor多线程模型比较像。

1、BossGroup相当于mainReactor，负责建立连接并且把连接注册到WorkGroup中。WorkGroup负责处理连接对应的读写事件。 2、BossGroup和WorkGroup是两个线程池，里面有多个NioEventGroup(实际上是线程)，默认BossGroup和WorkGroup里的线程数是cpu核数的两倍（源码中有体现）。 3、每一个NioEventGroup都是一个无限循环，负责监听相对应的事件。 4、Pipeline(通道)里包含多个ChannelHandler(业务处理)，按顺序执行。

写在最后

其实上面的这些模型都只是一种思想，很多人可能觉得学习思想不是很重要。实际上要学习一门技术，要先有天上飞的理论才有落地的产品。世界上的事物大多都是如此。

最后借用大神Doug Lea的名言：

分享知识和分享苹果是不一样的，苹果会越分越少，而自己的知识并不会因为给了别人就减少了，知识的分享更能激荡出不一样的火花。

创作不易，觉得有用就点个赞吧。

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