Java的高性能IO——Reactor模式

参考博客：https://www.cnblogs.com/doit8791/p/7461479.html

参考视频：imooc 《Netty入门》

Reactor是一种处理客户端和服务端网络通信的IO模式。在Netty中被使用。

传统Java的网络通信模式：

（1）BIO(同步阻塞IO)：一个acceptor线程负责监听客户端的连接，一个请求一个应答，缺乏弹性伸缩能力。

（2）伪异步IO通信：线程池一个线程池负责连接，M个请求N个应答（N个线程）。当请求较多时，会造成线程池阻塞。

（3）NIO通信：构建一个缓冲区buffer;    通道channel（双向）;   多路复用器selector

（4）AIO通信：读写方法异步，IO完成后主动通知程序;  不需要selector轮询，IO结果保存在Future类。

（1）（2）两种模式存在巨大缺陷。

Reactor模式有点类似于（3）。

在Reactor中，把大粒度线程拆分，这些被拆分的小线程或者子过程对应的是handler，每一种handler会出处理一种event。这里会有一个全局的管理者selector，我们需要把channel注册感兴趣的事件，那么这个selector就会不断在channel上检测是否有该类型的事件发生，如果没有，那么主线程就会被阻塞，否则就会调用相应的事件处理函数即handler来处理。典型的事件有连接，读取和写入，当然我们就需要为这些事件分别提供处理器，每一个处理器可以采用线程的方式实现。一个连接来了，显示被读取线程或者handler处理了，然后再执行写入，那么之前的读取就可以被后面的请求复用，吞吐量就提高了。

（1）（2）网络IO示意图：

Reactor模式示意图：

Reactor：负责响应IO事件，当检测到一个新的事件，将其发送给相应的Handler去处理。

Handler：负责处理非阻塞的行为，标识系统管理的资源；同时将handler与事件绑定。

由于只有单个线程，所以处理器中的业务需要能够快速处理完。

改进：逻辑处理部分由多线程完成

改进：多CPU，将Reactor拆分为两部分

结构组成：

Handle：对资源在操作系统层面上的一种抽象，它可以是打开的文件、一个连接(Socket)、Timer等。由于Reactor模式一般使用在网络编程中，因而这里一般指Socket Handle，即一个网络连接（Connection，在Java NIO中的Channel）。这个Channel注册到Synchronous Event Demultiplexer中，以监听Handle中发生的事件，对ServerSocketChannnel可以是CONNECT事件，对SocketChannel可以是READ、WRITE、CLOSE事件等。
Synchronous Event Demultiplexer：阻塞等待一系列的Handle中的事件到来，如果阻塞等待返回，即表示在返回的Handle中可以不阻塞的执行返回的事件类型。这个模块一般使用操作系统的select来实现。在Java NIO中用Selector来封装，当Selector.select()返回时，可以调用Selector的selectedKeys()方法获取Set<SelectionKey>，一个SelectionKey表达一个有事件发生的Channel以及该Channel上的事件类型。上图的“Synchronous Event Demultiplexer ---notifies--> Handle”的流程如果是对的，那内部实现应该是select()方法在事件到来后会先设置Handle的状态，然后返回。不了解内部实现机制，因而保留原图。
Initiation Dispatcher：用于管理Event Handler，即EventHandler的容器，用以注册、移除EventHandler等；另外，它还作为Reactor模式的入口调用Synchronous Event Demultiplexer的select方法以阻塞等待事件返回，当阻塞等待返回时，根据事件发生的Handle将其分发给对应的Event Handler处理，即回调EventHandler中的handle_event()方法。
Event Handler：定义事件处理方法：handle_event()，以供InitiationDispatcher回调使用。
Concrete Event Handler：事件EventHandler接口，实现特定事件处理逻辑。