【Netty】反应器 Reactor 模式 ( 单反应器 Reactor 单线程 | 单反应器 Reactor 多线程 )

韩曙亮

发布于 2023-03-27 20:45:01

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发布于 2023-03-27 20:45:01

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一、反应器 ( Reactor ) 模式

反应器 ( Reactor ) 模式简介 :

① 基于事件驱动 : 多个客户端同时向服务器端传递数据 , 每个客户端传递数据的行为都称为一个事件 , 每个事件都会触发相应操作 ;

② 服务器端处理事件 : 服务器端接收到多个客户端发送的事件请求 , 将这些事件对应的操作分发给对应的线程进行处理 ; 反应器 ( Reactor ) 模式 , 又称为分发者 ( Dispatcher ) 模式 ;

反应器 ( Reactor ) 模式中监听客户端请求事件 , 服务器端监听到事件后 , 将事件分发给指定的线程处理 ( 可以是唯一的一个 , 也可以是多个线程中的一个 ) ;

二、反应器 ( Reactor ) 模式两大组件

反应器 ( Reactor ) 模式涉及到两个组件 , 反应器 ( Reactor ) 组件和处理者 ( Handler ) 组件 ;

1 . 反应器 ( Reactor ) 组件 : 该组件调度分发事件给处理者 ( Handler ) 组件 , 处理与相应客户端的 IO 事件 ;

① 运行线程 : 反应器 ( Reactor ) 在独立线程中运行 , 该线程只负责事件相关的监听与分发操作 , 不处理具体的业务逻辑 ;

② 监听事件 : 反应器 ( Reactor ) 在线程中监听客户端的请求事件 ;

③ 分发事件 : 反应器 ( Reactor ) 监听到事件后 , 将事件分发给其处理者 ( Handler ) 组件处理实际的业务逻辑 ;

2 . 处理者 ( Handler ) 组件 : 该 Handler 组件用于处理实际的业务逻辑 ;

三、单反应器 ( Reactor ) 单线程

1 . 单反应器 ( Reactor ) 单线程模型 :

① 客户端 : 向服务器发送请求事件 ;

② 服务器端反应器 ( Reactor ) : 有两个功能 , 监听 ( Select ) 和分发 ( Dispatch ) , 监听客户端请求事件 , 获取到事件后 , 将事件分发给接受者 ( Acceptor ) 或处理者 ( Handler ) ;

③ 服务器端接受者 ( Acceptor ) : 负责处理客户端与服务器端建立 Socket 连接的操作 ;

④ 服务器端处理者 ( Handler ) : 负责与客户端的数据交互 , 执行实际业务处理操作 , 调用 read 方法读取客户端上传的数据 , 并进行相应的业务处理 , 调用 write 方法将服务器的反馈数据发送给客户端 ; ( 读取客户端数据 -> 执行业务处理操作 -> 将结果回送给客户端 )

四、单反应器 ( Reactor ) 单线程与 NIO 模型对应关系

NIO 服务器与客户端通信 , 与上面的反应器 ( Reactor ) 模式是对应的 :

① 反应器 ( Reactor ) : NIO 中的选择器 ( Selector ) 对应反应器 ( Reactor ) ;

② 接受者 ( Acceptor ) : 反应器 ( Reactor ) 模式中的接受者 ( Acceptor ) , 对应 NIO 中处理客户端与服务器端的连接事件 ;

③ 处理者 ( Handler ) : NIO 中的选择器 ( Selector ) 监听读取数据事件并进行相应处理 , 对应处理者 ( Handler ) ;

五、单反应器 ( Reactor ) 单线程优缺点分析

1 . 单反应器 ( Reactor ) 单线程优点 : 单个线程实现 , 模型简单 , 不用考虑线程通信 , 线程同步等问题 ;

2 . 单反应器 ( Reactor ) 单线程模型弊端 : 除了简单之外 , 全是问题 ;

① 容易出现阻塞 : 该模式下 , 只有一个线程 , 处理者 ( Handler ) 每次只能处理一个客户端的请求事件 , 如果客户端数量很多 , 出现高并发情况 , 只能阻塞等待前面的处理者 ( Handler ) 将事件处理完毕 , 才能轮到后面的事件开始处理 ;

② 服务器性能 : 一般的服务器都是多核多线程 CPU , 只跑一个线程 , 浪费了大量服务器性能 ;

③ 处理延迟 : 当处理器 ( Handler ) 处理一个客户端的业务逻辑时 , 无法及时响应其它客户端的连接 , 造成延迟 ;

④ 可靠性问题 : 如果仅有的一个线程运行出现异常 , 整个程序都崩了 ;

3 . 单反应器 ( Reactor ) 单线程模型适用场景 : 不容易出现堵塞的场景 , 即连接少 , 处理速度快的场景 ;

① 客户端数量较少 : 客户端少 , 连接少 , 并发数量不高 ;

② 业务处理速度快 : 每个客户端连接执行的都是耗时较少的操作 ;

六、单反应器 ( Reactor ) 多线程

1 . 单反应器 ( Reactor ) 单线程模型 :

① 客户端 : 向服务器发送请求事件 ;

② 服务器端反应器 ( Reactor ) : 该反应器 ( Reactor ) 占用一个单独的线程 , 反应器 ( Reactor ) 有两个功能 , 监听 ( Select ) 和分发 ( Dispatch ) , 监听客户端请求事件 , 获取到事件后 , 将事件分发给接受者 ( Acceptor ) 或处理者 ( Handler ) ;

建立连接请求 , 分发 ( Dispatch ) 给接受者 ( Acceptor ) ;
处理与客户端业务逻辑 , 分发给处理者 ( Handler ) ;

③ 服务器端接受者 ( Acceptor ) : 负责处理客户端与服务器端建立 Socket 连接的操作 ;

④ 服务器端处理者 ( Handler ) : Handler 只负责响应业务处理的请求事件 , 不处理具体的与客户端交互的业务逻辑 , 因此不会长时间阻塞 , 其调用 read 方法读取客户端数据后 , 将业务逻辑交给线程池 ( Worker ) 处理相关业务逻辑 , 处理完毕后 , 将结果返回 , Handler 将该结果写出到客户端 ;

⑤ 服务器端线程池 ( Worker ) : 接收处理者 ( Handler ) 的请求 , 为将请求对应业务逻辑操作 , 分配给某个独立线程完成 , 执行完成后的结果再次返回给处理者 ( Handler ) ,

( Handler 读取客户端数据 -> Worker 线程池分配线程执行业务处理操作 -> Handler 将结果回送给客户端 )