Reactor模式和Proactor模式

本文介绍了reactor模式和Proactor模式。reactor模式通常用同步I/O模型实现,主线程负责监听事件并通知工作线程,读写等操作在工作线程完成;Proactor模式用异步I/O模型实现,I/O操作由主线程和内核处理,工作线程负责业务逻辑,还给出了两者的工作流程。

reactor模式

同步I/O模型通常用于实现reactor模式

      模式特点:主线程只负责监听文件描述符上是否有就绪事件发生,如果有的话就将该事件通知给工作线程,除此之外,主线程不做其他的事情,读写数据,接受新的连接和处理新的客户请求均在工作线程完成。   

同步I/O模型通常用于实现reactor模式的工作流程(epoll为例):

1、主线程往epoll内核事件表注册socket上的读就绪事件

2、主线程调用epoll_wait等待socket有读事件发生

3、如果socket上有可读事件发生,epoll_wait通知工作线程,主线程就将socket上的可读事件放入请求队列

4、睡眠在请求队列的某个工作线程被唤醒之后,从socket读取数据,并处理客户请求,然后往epoll内核事件表中注册socket上的写就绪事件

5、主线程调用epoll_wait等待socket可写

6、当socket可写时,epoll_wait通知工作线程,主线程将socket的可写事件放入请求队列中

7、睡眠在请求队列中的某个工作线程被唤醒之后,就往socket上写入服务器处理客户请求的结果

Proactor模式

异步I/O模型通常用于Proactor模式的实现

模式特点:I/O操作都交给主线程和内核处理,工作线程仅仅负责业务逻辑

异步I/O模型实现Proactor模式的工作流程(aio_read和aio_write为例):

1、主线程调用aio_read函数向内核事件表注册socket上的读完成事件,并告诉用户缓冲区的位置, 以及读操作完成时如何通知应用程序

2、主线程继续处理其他逻辑,

3、当socket上的数据被读入用户缓冲区后,内核将向应用程序发送一个信号以通知应用程序已经可用

4、应用程序预先定义好的信号处理函数选择一个工作线程处理客户的请求,在工作线程完成客户请求以后,通过调用aio_write函数向内核注册写完成事件告诉用户缓冲区的位置, 以及读操作完成时如何通知应用程序

5、主线程继续处理其他逻辑

6、当用户缓冲区的数据被写入socket之后,内核将向应用程序发送一个信号,以通知应用程序数据已经发送完毕

7、应用程序预先定义好的信号处理函数选择一个工作线程来善后处理。

 

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### 回答1: Reactor模式Proactor模式是两种常见的事件驱动模式,它们的主要区别在于处理事件的方式不同。 Reactor模式是一种同步的事件驱动模式,它使用一个事件循环来监听事件,当有事件发生时,事件循环会通知相应的处理程序来处理事件。在Reactor模式中,处理程序需要自己负责处理事件的所有细节,包括读取数据、解析数据、处理数据等。 Proactor模式是一种异步的事件驱动模式,它使用一个I/O处理器来处理事件,当有事件发生时,I/O处理器会自动读取数据、解析数据、处理数据等,然后通知相应的处理程序来处理数据。在Proactor模式中,处理程序只需要关注业务逻辑,不需要关注事件的细节。 因此,Reactor模式适用于处理简单的事件,而Proactor模式适用于处理复杂的事件。在实际应用中,可以根据具体的需求选择合适的事件驱动模式。 ### 回答2: ReactorProactor是两种常用的异步I/O模式,它们是网络编程中很重要的概念。 Reactor模式是指当一个网络连接到来时,操作系统会产生一个事件,这个事件会被一个叫做Reactor的模块监控。Reactor会将事件分配给处理器,处理器根据事件来选择相应的处理方式,将请求处理完成后,返回给Reactor,由其去做出相应的操作。 Proactor模式是指当一个网络连接到来时,操作系统会产生一个事件,这个事件会被一个叫做Proactor的模块检查并处理。Proactor会调用相应的处理器去处理该事件,并将处理结果通知给调用者。 两种模式最大的区别在于Reactor是事件驱动的,将不同的事件分给不同的处理器去处理,而Proactor是数据驱动的,将相同的数据分给不同的处理器去处理。在Reactor中,处理器需要主动地去获取事件,而在Proactor中,Proactor是主动地去获取事件的。 另外,在实践中,Reactor模式一般使用同步I/O,而Proactor模式则常常使用异步I/O。因为在同步I/O中,当一个连接到来时,操作系统会将该连接上的数据读取完毕后才返回,而在异步I/O中,操作系统会将数据读取任务分配给Proactor,当数据读取完成后再通知Proactor完成,由Proactor再去处理数据。异步I/O的效率比同步I/O高,而Proactor的数据驱动特性也更适合异步I/O的应用场景。 ### 回答3: Reactor模式Proactor模式是两种常见的事件处理模式,都是异步编程模式的应用。它们在I/O的高并发情况下能够更加高效地处理事件,但采用的设计思路实现方式略有不同。 Reactor模式是以事件驱动为主要特点,线程通过监听文件描述符(例如socket)上的事件(读、写、连接、断开连接),然后触发事件回调函数来处理对应的I/O操作。其主要的工作包括I/O事件监听,事件分发应用程序回调函数的调用。关键角色包括Demultiplexer、EventHandlerConcreteEventHandler。 Proactor模式是在Reactor模式的基础上增加了更多的应用程序逻辑,通过线程池来实现异步I/O操作。线程通过向操作系统注册请求,在I/O操作完毕之后才通知应用程序进行读写,相比于Reactor模式Proactor模式更加强调异步I/O,显著减少了线程并发数,避免了线程切换的额外开销。其主要的工作包括I/O事件数据结构、异步I/O启动器、应用程序任务队列具体任务处理器。 简单来说,Reactor模式是以事件驱动为核心,由主线程对所有的操作进行监听,当监听到事件发生时才会执行相应的回调函数,而Proactor模式则是以任务为核心,主线程只负责将任务提交给操作系统的线程池,由线程池来进行实际的I/O操作,完成后通知应用程序。因此Proactor模式适用于线程池资源较为充足的情况下,而Reactor模式适用于I/O资源较为充足的情况下。
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