图解 Reactor 和 Proactor

Reactor

Reactor 和 Proactor 是两个高性能网络模式。

Reactor 模式也叫 Dispatcher 模式，即 I/O 多路复用监听事件，收到事件后，根据事件类型分配（Dispatch)给某个进程/线程。

Reactor 模式主要由 Reactor 和处理资源池这两个核心部分组成，它两负责的事情如下：

Reactor 模式是灵活多变的，可以应对不同的业务场景，灵活在于：

将上面的两个因素排列组设一下，理论上就可以有 4 种方案选择：

其中，「多 Reactor 单进程 / 线程」实现方案相比「单 Reactor 单进程 / 线程」方案，不仅复杂而且也没有性能优势，因此实际中并没有应用。剩下的 3 个方案都是比较经典的，且都有应用在实际的项目中。

单 Reactor 单进程/线程

示意图如下：

可以看到进程里有三个对象：

该方案的缺点：

所有，单 Reactor 单进程的方案不适合计算机密集型的场景，只适用于业务处理非常快速的场景，比如 Redis 就采用了这种方案。

单 Reactor 多线程/多进程

示意图如下：

与上一种方案不同的是：

Handler 对象不再负责业务处理，只负责数据的接收和发送，Handler 对象通过read读取到数据后，会将数据发送给子线程里的 Processor对象进行业务处理
子线程里的Processor 对象就进行业务处理，处理完毕后，将结果发给主线程中的 Handler 对象，接着由 Handler 通过 send 方法将响应结果发送给 client。

该模型的优势：

缺点：

多 Reactor 多线程/多进程

示意图如下：

说明如下：

主线程中的 MainReactor 对象通过 select 监控连接建立事件，收到事件后通过 Acceptor 对象中的 accept 获取连接，将新的连接分配给某个子线程；
子线程中的 SubReactor 对象将 MainReactor 对象分配的连接加入 select 继续进行监听，并创建一个 Handler 用于处理连接的响应事件。
如果有新的事件发生时，SubReactor 对象会调用当前连接对应的 Handler 对象来进行响应。
Handler 对象通过 read -> 业务处理 -> send 的流程来完成完整的业务流程。

大名鼎鼎的两个开源软件 Netty 和 Memcache 都采用了「多 Reactor 多线程」的方案。

Reactor 是非阻塞同步网络模型，而 Proactor 是异步网络模型

Reactor 是非阻塞同步网络模式，感觉的是就绪可读写事件。在每次感知到有事件发生（比如可读就绪事件）后，就需要应用进程主动调用 read 方法来完成数据的读取，也就是要应用进程主动将 socket 接收缓存中的数据读到应用进程内存中，这个过程是同步的，读取完数据后应用进程才能处理数据。
Proactor 是异步网络模式，感知的是已完成的读写事件。在发起异步读写请求时，需要传入数据缓冲区的地址（用来存放结果数据）等信息，这样系统内核才可以自动帮我们把数据的读写工作完成，这里的读写工作全程由操作系统来做，并不需要像 Reactor 那样还需要应用进程主动发起 read/write 来读写数据，操作系统完成读写工作后，就会通知应用进程直接处理数据。

因此，Reactor 可以理解为「来了事件操作系统通知应用进程，让应用进程来处理」，而 Proactor 可以理解为「来了事件操作系统来处理，处理完再通知应用进程」。

Reactor 模式是基于「待完成」的 I/O 事件，而 Proactor 模式则是基于「已完成」的 I/O 事件。

看一下Proactor 模式示意图：