演进
如果要让服务器服务多个客户端，那么最直接的?式就是为每?条连接创建线程。
其实创建进程也是可以的，原理是?样的，进程和线程的区别在于线程?较轻量级些，线程的创建和线程间切换的成本要?些，为了描述简述，后?都以线程为例。
处理完业务逻辑后，随着连接关闭后线程也同样要销毁了，但是这样不停地创建和销毁线程，不仅会带来性能开销，也会造成浪费资源，?且如果要连接?万条连接，创建?万个线程去应对也是不现实的。
要这么解决这个问题呢？我们可以使?「资源复?」的?式。
也就是不?再为每个连接创建线程，?是创建?个「线程池」，将连接分配给线程，然后?个线程可以处理多个连接的业务。
不过，这样?引来?个新的问题，线程怎样才能?效地处理多个连接的业务？
当?个连接对应?个线程时，线程?般采?「read -> 业务处理 -> send」的处理流程，如果当前连接没有数据可读，那么线程会阻塞在 read 操作上（ socket 默认情况是阻塞 I/O），不过这种阻塞?式并不影响其他线程。
但是引?了线程池，那么?个线程要处理多个连接的业务，线程在处理某个连接的 read 操作时，如果遇到没有数据可读，就会发?阻塞，那么线程就没办法继续处理其他连接的业务。
要解决这?个问题，最简单的?式就是将 socket 改成?阻塞，然后线程不断地轮询调? read 操作来判断是否有数据，这种?式虽然该能够解决阻塞的问题，但是解决的?式?较粗暴，因为轮询是要消耗 CPU的，?且随着?个 线程处理的连接越多，轮询的效率就会越低。
上?的问题在于，线程并不知道当前连接是否有数据可读，从?需要每次通过 read 去试探。
那有没有办法在只有当连接上有数据的时候，线程才去发起读请求呢？答案是有的，实现这?技术的就是I/O 多路复?。
I/O 多路复?技术会??个系统调?函数来监听我们所有关?的连接，也就说可以在?个监控线程??监控很多的连接。
我们熟悉的 select/poll/epoll 就是内核提供给?户态的多路复?系统调?，线程可以通过?个系统调?函数从内核中获取多个事件。
select/poll/epoll 是如何获取?络事件的呢？
在获取事件时，先把我们要关?的连接传给内核，再由内核检测：
-
如果没有事件发?，线程只需阻塞在这个系统调?，??需像前?的线程池?案那样轮训调? read操作来判断是否有数据。
-
如果有事件发?，内核会返回产?了事件的连接，线程就会从阻塞状态返回，然后在?户态中再处理这些连接对应的业务即可。
当下开源软件能做到?络?性能的原因就是 I/O 多路复?吗？
是的，基本是基于 I/O 多路复?，?过 I/O 多路复?接?写?络程序的同学，肯定知道是?向过程的?式写代码的，这样的开发的效率不?。
于是，?佬们基于?向对象的思想，对 I/O 多路复?作了?层封装，让使?者不?考虑底层?络 API 的细节，只需要关注应?代码的编写。
?佬们还为这种模式取了个让?第?时间难以理解的名字：Reactor 模式。
这?的反应指的是「对事件反应」，也就是来了?个事件，Reactor 就有相对应的反应/响应。
事实上，Reactor 模式也叫 Dispatcher 模式，我觉得这个名字更贴合该模式的含义，即 I/O 多路复?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?部分组成，它俩负责的事情如下：
- Reactor 负责监听和分发事件，事件类型包含连接事件、读写事件；
- 处理资源池负责处理事件，如 read -> 业务逻辑 -> send；
Reactor 模式是灵活多变的，可以应对不同的业务场景，灵活在于：
-
Reactor 的数量可以只有?个，也可以有多个；
-
处理资源池可以是单个进程 / 线程，也可以是多个进程 /线程；
将上?的两个因素排列组设?下，理论上就可以有 4 种?案选择：
- 单 Reactor 单进程 / 线程；
- 单 Reactor 多进程 / 线程；
- 多 Reactor 单进程 / 线程；
- 多 Reactor 多进程 / 线程；
其中，「多 Reactor 单进程 / 线程」实现?案相?「单 Reactor 单进程 / 线程」?案，不仅复杂?且也没有性能优势，因此实际中并没有应?。
剩下的 3 个?案都是?较经典的，且都有应?在实际的项?中：
- 单 Reactor 单进程 / 线程；
- 单 Reactor 多线程 / 进程；
- 多 Reactor 多进程 / 线程；
?案具体使?进程还是线程，要看使?的编程语?以及平台有关：
- Java 语??般使?线程，?如 Netty;
- C 语?使?进程和线程都可以，例如 Nginx 使?的是进程，Memcache 使?的是线程。
接下来，分别介绍这三个经典的 Reactor ?案。
Reactor
单 Reactor 单进程 / 线程
?般来说，C 语?实现的是「单 Reactor 单进程 」的?案，因为 C 语编写完的程序，运?后就是?个独?的进程，不需要在进程中再创建线程。
? Java 语?实现的是「单 Reactor 单线程 」的?案，因为 Java 程序是跑在 Java 虚拟机这个进程上?的，虚拟机中有很多线程，我们写的 Java 程序只是其中的?个线程?已。
我们来看看「单 Reactor 单进程」的?案示意图：
可以看到进程?有 Reactor、Acceptor、Handler 这三个对象：
- Reactor 对象的作?是监听和分发事件；
- Acceptor 对象的作?是获取连接；
- Handler 对象的作?是处理业务；
对象?的 select、accept、read、send 是系统调?函数，dispatch 和 「业务处理」是需要完成的操作，其中 dispatch 是分发事件操作。
接下来，介绍下「单 Reactor 单进程」这个?案：
- Reactor 对象通过 select （IO 多路复?接?） 监听事件，收到事件后通过 dispatch 进?分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型；
- 如果是连接建?的事件，则交由 Acceptor 对象进?处理，Acceptor 对象会通过 accept ?法 获取连接，并创建?个 Handler 对象来处理后续的响应事件；
- 如果不是连接建?事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进?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。
单 Reactor 单进程的?案因为全部?作都在同?个进程内完成，所以实现起来?较简单，不需要考虑进程间通信，也不?担?多进程竞争。
但是，这种?案存在 2 个缺点：
- 第?个缺点，因为只有?个进程，?法充分利? 多核 CPU 的性能；
- 第?个缺点，Handler 对象在业务处理时，整个进程是?法处理其他连接的事件的，如果业务处理耗时?较?，那么就造成响应的延迟；
所以，单 Reactor 单进程的?案不适?计算机密集型的场景，只适?于业务处理?常快速的场景。
Redis 是由 C 语?实现的，它采?的正是「单 Reactor 单进程」的?案，因为 Redis 业务处理主要是在内存中完成，操作的速度是很快的，性能瓶颈不在 CPU 上，所以 Redis 对于命令的处理是单进程的?案。
单 Reactor 多线程 / 多进程
如果要克服「单 Reactor 单线程 / 进程」?案的缺点，那么就需要引?多线程 / 多进程，这样就产?了单Reactor 多线程 / 多进程的?案。
闻其名不如看其图，先来看看「单 Reactor 多线程」?案的示意图如下：
详细说?下这个?案：
- Reactor 对象通过 select （IO 多路复?接?） 监听事件，收到事件后通过 dispatch 进?分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型；
- 如果是连接建?的事件，则交由 Acceptor 对象进?处理，Acceptor 对象会通过 accept ?法 获取连接，并创建?个 Handler 对象来处理后续的响应事件；
- 如果不是连接建?事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进?响应；
上?的三个步骤和单 Reactor 单线程?案是?样的，接下来的步骤就开始不?样了：
- 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，会将数据发给?线程?的 Processor 对象进?业务处理；
- ?线程?的 Processor 对象就进?业务处理，处理完后，将结果发给主线程中的 Handler 对象，接着由 Handler 通过 send ?法将响应结果发送给 client；
单 Reator 多线程的?案优势在于能够充分利?多核 CPU 的能，那既然引?多线程，那么?然就带来了多线程竞争资源的问题。
例如，?线程完成业务处理后，要把结果传递给主线程的 Reactor 进?发送，这?涉及共享数据的竞争。
要避免多线程由于竞争共享资源?导致数据错乱的问题，就需要在操作共享资源前加上互斥锁，以保证任意时间?只有?个线程在操作共享资源，待该线程操作完释放互斥锁后，其他线程才有机会操作共享数据。
聊完单 Reactor 多线程的?案，接着来看看单 Reactor 多进程的?案。
事实上，单 Reactor 多进程相?单 Reactor 多线程实现起来很麻烦，主要因为要考虑?进程 <-> ?进程的双向通信，并且?进程还得知道?进程要将数据发送给哪个客户端。
?多线程间可以共享数据，虽然要额外考虑并发问题，但是这远?进程间通信的复杂度低得多，因此实际应?中也看不到单 Reactor 多进程的模式。
另外，「单 Reactor」的模式还有个问题，因为?个 Reactor 对象承担所有事件的监听和响应，?且只在主线程中运?，在?对瞬间?并发的场景时，容易成为性能的瓶颈的地?。
多 Reactor 多进程 / 线程
要解决「单 Reactor」的问题，就是将「单 Reactor」实现成「多 Reactor」，这样就产?了第 多Reactor 多进程 / 线程的?案。
?规矩，闻其名不如看其图。多 Reactor 多进程 / 线程?案的示意图如下（以线程为例）：
?案详细说明如下：
- 主线程中的 MainReactor 对象通过 select 监控连接建?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?线程；
- ?线程中的 SubReactor 对象将 MainReactor 对象分配的连接加? select 继续进?监听，并创建?个Handler ?于处理连接的响应事件。
- 如果有新的事件发?时，SubReactor 对象会调?当前连接对应的 Handler 对象来进?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。
多 Reactor 多线程的?案虽然看起来复杂的，但是实际实现时?单 Reactor 多线程的?案要简单的多，原因如下：
- 主线程和?线程分?明确，主线程只负责接收新连接，?线程负责完成后续的业务处理。
- 主线程和?线程的交互很简单，主线程只需要把新连接传给?线程，?线程?须返回数据，直接就可以在?线程将处理结果发送给客户端。
?名鼎鼎的两个开源软件 Netty 和 Memcache 都采?了「多 Reactor 多线程」的?案。
采?了「多 Reactor 多进程」?案的开源软件是 Nginx，不过?案与标准的多 Reactor 多进程有些差异。
Proactor
Proactor 采?了异步 I/O 技术，所以被称为异步?络模型。
现在我们再来理解 Reactor 和 Proactor 的区别，就?较清晰了。
Reactor 是?阻塞同步?络模式，感知的是就绪可读写事件。在每次感知到有事件发?（?如可读就绪事件）后，就需要应?进程主动调? read ?法来完成数据的读取，也就是要应?进程主动将socket 接收缓存中的数据读到应?进程内存中，这个过程是同步的，读取完数据后应?进程才能处理数据。
Proactor 是异步?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?数据缓冲区的地址（?来存放结果数据）等信息，这样系统内核才可以?动帮我们把数据的读写?作完成，这?的读写?作全程由操作系统来做，并不需要像 Reactor 那样还需要应?进程主动发起 read/write来读写数据，操作系统完成读写?作后，就会通知应?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?进程，让应?进程来处理」，? Proactor 可以理解为「来了事件操作系统来处理，处理完再通知应?进程」。这?的「事件」就是有新连接、有数据可读、有数据可写的这些 I/O 事件这?的「处理」包含从驱动读取到内核以及从内核读取到?户空间。
举个实际?活中的例?，Reactor 模式就是快递员在楼下，给你打电话告诉你快递到你家?区了，你需要??下楼来拿快递。?在 Proactor 模式下，快递员直接将快递送到你家??，然后通知你。
?论是 Reactor，还是 Proactor，都是?种基于「事件分发」的?络编程模式，区别在于 Reactor 模式是基于「待完成」的 I/O 事件，? Proactor 模式则是基于「已完成」的 I/O 事件。
接下来，?起看看 Proactor 模式的示意图：
介绍?下 Proactor 模式的?作流程：
- Proactor Initiator 负责创建 Proactor 和 Handler 对象，并将 Proactor 和 Handler 都通过Asynchronous Operation Processor 注册到内核；
- Asynchronous Operation Processor 负责处理注册请求，并处理 I/O 操作；
- Asynchronous Operation Processor 完成 I/O 操作后通知 Proactor；
- Proactor 根据不同的事件类型回调不同的 Handler 进?业务处理；
- Handler 完成业务处理；
可惜的是，在 Linux 下的异步 I/O 是不完善的，aio 系列函数是由 POSIX 定义的异步操作接?，不是真正的操作系统级别?持的，?是在?户空间模拟出来的异步，并且仅仅?持基于本地?件的 aio 异步操作，?络编程中的 socket 是不?持的，这也使得基于 Linux 的?性能?络程序都是使? Reactor ?案。
? Windows ?实现了?套完整的?持 socket 的异步编程接?，这套接?就是 IOCP ，是由操作系统级别实现的异步 I/O，真正意义上异步 I/O，因此在 Windows ?实现?性能?络程序可以使?效率更?的Proactor ?案。
总结
常?的 Reactor 实现?案有三种。
第?种?案单 Reactor 单进程 / 线程，不?考虑进程间通信以及数据同步的问题，因此实现起来?较简单，这种?案的缺陷在于?法充分利?多核 CPU，?且处理业务逻辑的时间不能太?，否则会延迟响应，所以不适?于计算机密集型的场景，适?于业务处理快速的场景，?如 Redis 采?的是单 Reactor 单进程的?案。
第?种?案单 Reactor 多线程，通过多线程的?式解决了?案?的缺陷，但它离?并发还差?点距离，差在只有?个 Reactor 对象来承担所有事件的监听和响应，?且只在主线程中运?，在?对瞬间?并发的场景时，容易成为性能的瓶颈的地?。
第三种?案多 Reactor 多进程 / 线程，通过多个 Reactor 来解决了?案?的缺陷，主 Reactor 只负责监听事件，响应事件的?作交给了从 Reactor，Netty 和 Memcache 都采?了「多 Reactor 多线程」的?案，Nginx 则采?了类似于 「多 Reactor 多进程」的?案。
Reactor 可以理解为「来了事件操作系统通知应?进程，让应?进程来处理」，? Proactor 可以理解为「来了事件操作系统来处理，处理完再通知应?进程」。
因此，真正的?杀器还是 Proactor，它是采?异步 I/O 实现的异步?络模型，感知的是已完成的读写事件，?不需要像 Reactor 感知到事件后，还需要调? read 来从内核中获取数据。
不过，?论是 Reactor，还是 Proactor，都是?种基于「事件分发」的?络编程模式，区别在于 Reactor模式是基于「待完成」的 I/O 事件，? Proactor 模式则是基于「已完成」的 I/O 事件。
学自小林coding，侵删