Reactor 模式

Reactor是一种广泛应用在服务器端开发的设计模式。

那么，Reactor模式究竟是个什么东西呢？这要从事件驱动的开发方式说起。对于应用服务器，一个主要规律就是，CPU的处理速度是要远远快于IO速度的，如果CPU为了IO操作（例如从Socket读取一段数据）而阻塞显然是不划算的。好一点的方法是分为多进程或者线程去进行处理，但是这样会带来一些进程切换的开销，试想一个进程一个数据读了500ms，期间进程切换到它3次，但是CPU却什么都不能干，就这么切换走了，是不是也不划算？

这时先驱们找到了事件驱动，或者叫回调的方式，来完成这件事情。这种方式就是，应用业务向一个中间人注册一个回调（event handler），当IO就绪后，就向这个中间人产生一个事件，并通知此handler进行处理。这种回调的方式，也体现了“好莱坞原则”（Hollywood principle）-“Don’t call us, we’ll call you”，在我们熟悉的IoC中也有用到。看来软件开发真是互通的！

现在来看Reactor模式。在前面事件驱动的例子里有个问题：我们如何知道IO就绪这个事件，谁来充当这个中间人？Reactor模式的答案是：由一个不断等待和循环的单独进程（线程）来做这件事，它接受所有handler的注册，并负责先操作系统查询IO是否就绪，在就绪后就调用指定handler进行处理，这个角色的名字就叫做Reactor。

在reactor模式里，操作系统只负责通知IO就绪，具体的IO操作仍然是要在业务进程里阻塞的去做的。

Reactor的各个模块

Handle 即操作系统中的句柄，是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。

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。

以读操作为例来看看Reactor中的具体步骤

读取操作：
1应用程序注册读就绪事件和相关联的事件处理器

2 事件分离器等待事件的发生

3当发生读就绪事件的时候，事件分离器调用第一步注册的事件处理器

4 事件处理器首先执行实际的读取操作，然后根据读取到的内容进行进一步的处理。

使用同步IO来模拟Reactor模式的流程如下：
1 主线程首先将socket的读就绪事件注册到epoll内核注册表中。

2 主线程调用epoll_wait 等待socket的读就绪事件

3epoll 返回就绪的socket（socket上有数据可读）并通知主线程，主线程将该socket读就绪事件放入到请求队列中。

4 睡眠在请求队列中的某个工作线程被唤醒，处理该socket读就绪事件，处理完成后，将该socket的写就绪事件注册到epoll内核注册表中。

5 主线程调用epoll_wait等待socket的写就绪事件

6 当socket可写时,通知主线程，主线程将写就绪socket放入请求队列

7睡眠在请求队列的工作线程被唤醒，处理该socket写事件。