Reactor線程模型詳解
簡介
一、單Reactor單線程
二、單Reactor多線程
三、主從Reactor多線程
簡介
在目前的線程模型中一種是傳統阻塞的I/O模型，一種是Reactor線程模型。Reactor模型根據Reactor的數量和處理資源線程池的數量不同又分為三種Reactor線程模型：
- 單Reactor單線程
- 單Reactor多線程
- 主從Reactor多線
Reactor模型的核心是：Reactor+Handles。Reactor在一個單獨的線程中運行，負責監聽和分發事件，將接收到的io事件交給不同的Handle來處理響應。Handles是處理程序執行I/O事件的實際操作，Reactor通過調度適當的Handles來處理io事件。
目前常用的Netty、Redis、Memcached、Nignx都是基於Reactor模式實現的。
其下面我們分別介紹這幾種線程模型。
一、單Reactor單線程
原理圖：
流程：
1. Reactor 對象通過 Select 監控客戶端請求事件，收到事件后通過 Dispatch 進行分發。
2. 如果是建立連接請求事件，則由 Acceptor 通過 Accept 處理連接請求，然后創建一個 Handler 對象處理連接完成后的后續業務處理。
3. 如果不是建立連接事件，則 Reactor 會分發調用連接對應的 Handler 來響應
4. Handler 會完成 Read→業務處理→Send 的完整業務流程。
優點：
模型簡單，沒有多線程、進程通信、競爭的問題，全部都在一個線程中完成。
缺點：
1. 性能問題，只有一個線程，無法完全發揮多核 CPU 的性能。Handler 在處理某個連接上的業務時，整個進程無法處理其他連接事件，很容易導致性能阻塞。
2. 可靠性問題，線程意外終止，或者進入死循環，會導致整個系統通信模塊不可用，不能接收和處理外部消息，造成節點故障。
使用場景：
客戶端的數量有限，業務處理非常快速。java原生nio就是這個模型。
二、單Reactor多線程
原理圖：
流程：
1. Reactor 對象通過select 監控客戶端請求事件, 收到事件后，通過dispatch進行分發。
2. 如果建立連接請求, 則由Acceptor 通過accept 處理連接請求, 然后創建一個Handler對象處理完成連接后的各種事件。
3. 如果不是連接請求，則由reactor分發調用連接對應的handler 來處理。
4. handler 只負責響應事件，不做具體的業務處理, 通過read 讀取數據后，會分發給后面的worker線程池的某個線程處理業務。
5. worker 線程池會分配獨立線程完成真正的業務，並將結果返回給handler。
6. handler收到響應后，通過send 將結果返回給client。
優點：
可以充分的利用多核cpu 的處理能力。
缺點：
多線程數據共享和訪問比較復雜， reactor 處理所有的事件的監聽和響應，在單線程運行， 在高並發場景容易出現性能瓶頸.。
三、主從Reactor多線程
原理圖：
流程：
1. Reactor主線程 MainReactor 對象通過select 監聽連接事件, 收到事件后，通過Acceptor 處理連接事件。
2. 當 Acceptor 處理連接事件后，MainReactor 將連接分配給SubReactor 。
3. subreactor 將連接加入到連接隊列進行監聽,並創建handler進行各種事件處理。
4. 當有新事件發生時， subreactor 就會調用對應的handler處理。
5. handler 通過read 讀取數據，分發給后面的worker 線程處理。
6. worker 線程池分配獨立的worker 線程進行業務處理，並返回結果。
7. handler 收到響應的結果后，再通過send 將結果返回給client。
8. Reactor 主線程可以對應多個Reactor 子線程, 即MainRecator 可以關聯多個SubReactor。
優點：
1. 父線程與子線程的數據交互簡單職責明確，父線程只需要接收新連接，子線程完成后續的業務處理。
2. 父線程與子線程的數據交互簡單，Reactor 主線程只需要把新連接傳給子線程，子線程無需返回數據。
缺點：
編程復雜度較高。
應用場景：
這種模型在許多項目中廣泛使用，包括 Nginx 主從 Reactor 多進程模型，Memcached 主從多線程，Netty 主從多線程模型的支持。