处理逻辑

Reactor处理逻辑

Reactor模型中,一般具备以下组件:

  • Synchronous Event Demultiplexer:同步事件分离器,用于监听各种事件,调用方调用监听方法的时候会被阻塞,直到有事件发生,才会返回。对于Linux来说,同步事件分离器指的就是IO多路复用模型,比如epollpoll等, 对于Java NIO来说, 同步事件分离器对应的组件就是selector,对应的阻塞方法就是select
  • Handler:本质上是文件描述符,是一个抽象的概念,可以简单的理解为一个一个事件,该事件可以来自于外部,比如客户端连接事件,客户端的写事件等等,也可以是内部的事件,比如操作系统产生的定时器事件等等。
  • Event Handler:事件处理器,本质上是回调方法,当有事件发生后,框架会根据Handler调用对应的回调方法,在大多数情况下,是虚函数,需要用户自己实现接口,实现具体的方法。
  • Concrete Event Handler: 具体的事件处理器,是Event Handler的具体实现。
  • Initiation Dispatcher:初始分发器,实际上就是Reactor角色,提供了一系列方法,对Event Handler进行注册和移除;还会调用Synchronous Event Demultiplexer监听各种事件;当有事件发生后,还要调用对应的Event Handler

Reactor 核心组件

Reactor模型的基本的处理逻辑为:

  • 我们注册Concrete Event HandlerInitiation Dispatcher中。
  • Initiation Dispatcher调用每个Event Handlerget_handle接口获取其绑定的Handle
  • Initiation Dispatcher调用handle_events开始事件处理循环。在这里,Initiation Dispatcher会将步骤2获取的所有Handle都收集起来,使用Synchronous Event Demultiplexer来等待这些Handle的事件发生。
  • 当某个(或某几个)Handle的事件发生时,Synchronous Event Demultiplexer通知Initiation Dispatcher
  • Initiation Dispatcher根据发生事件的Handle找出所对应的Handler
  • Initiation Dispatcher调用Handlerhandle_event方法处理事件。

抽象来说,Reactor4个核心的操作:

  • add:添加socket监听到reactor,可以是listen socket也可以使客户端socket,也可以是管道、eventfd、信号等
  • set:修改事件监听,可以设置监听的类型,如可读、可写。可读很好理解,对于listen socket就是有新客户端连接到来了需要accept。对于客户端连接就是收到数据,需要recv。可写事件比较难理解一些。一个SOCKET是有缓存区的,如果要向客户端连接发送2M的数据,一次性是发不出去的,操作系统默认TCP缓存区只有256K。一次性只能发256K,缓存区满了之后send就会返回EAGAIN错误。这时候就要监听可写事件,在纯异步的编程中,必须去监听可写才能保证send操作是完全非阻塞的。
  • del:从reactor中移除,不再监听事件
  • callback:就是事件发生后对应的处理逻辑,一般在add/set时制定。C语言用函数指针实现,JS可以用匿名函数,PHP可以用匿名函数、对象方法数组、字符串函数名。

Reactor只是一个事件发生器,实际对socket句柄的操作,如connect/accept、send/recv、close是在callback中完成的。具体编码可参考下面的Swoole伪代码:

Swoole 伪代码

Reactor模型还可以与多进程、多线程结合起来用,既实现异步非阻塞IO,又利用到多核。目前流行的异步服务器程序都是这样的方式:如

  • Nginx:多进程Reactor
  • Nginx+Lua:多进程Reactor+协程
  • Golang:单线程Reactor+多线程协程
  • Swoole:多线程Reactor+多进程Worker

协程从底层技术角度看实际上还是异步IO Reactor模型,应用层自行实现了任务调度,借助Reactor切换各个当前执行的用户态线程,但用户代码中完全感知不到Reactor的存在。

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