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多线程的Reactor反应器模式

lipiwang 2024-11-26 06:04 7 浏览 0 评论

既然Reactor反应器和Handler处理器,挤在-一个线程会造成非常严重的性能缺陷。那么,可以使用多线程,对基础的反应器模式进行改造和演进。

多线程池Reactor反应器演进

多线程池Reactor反应器的演进,分为两个方面:

(1)首先是升级Handler处理器。既要使用多线程,又要尽可能的高效率,则可以考虑使用线程池。

(2)其次是升级Reactor反应器。可以考虑引入多个Selector选择器,提升选择大量通道的能力。

总体来说,多线程池反应器的模式,大致如下:

(1)将负责输入输出处理的IOHandler处理器的执行,放入独立的线程池中。这样,业务处理线程与负责服务监听和IO事件查询的反应器线程相隔离,避免服务器的连接监听受到阻塞。

(2)如果服务器为多核的CPU,可以将反应器线程拆分为多个子反应器(SubReactor)线程;同时,引入多个选择器,每一个SubReactor 子线程负责-一个选择器。这样,充分释放了系统资源的能力;也提高了反应器管理大量连接,提升选择大量通道的能力。

多线程Reactor反应器的实践案例

在前面的“回显服务器”(EchoServer)的基础上,完成多线程Reactor反应器的升级。多线程反应器的实践案例设计如下:

(1)引入多个选择器。

(2)设计一个新的子反应器( SubReactor)类,一个子反应器负责查询一个选.择器。

(3)开启多个反应器的处理线程,一个线程负责执行一个子反应器( SubReactor)。

为了提升效率,建议SubReactor的数量和选择器的数量一致。避免多个线程负责一个选择器,导致需要进行线程同步,引起的效率降低。这个实践案例的代码如下:

多线程Handler处理器的实践案例

基于前面的单线程反应器的EchoHandler回显处理器的程序代码,予以改进,新的回显处理器为: MultiThreadEchoHandler。 主要的升级是引入了一个线程池(ThreadPool),业务处理的代码执行在自己的线程池中,彻底地做到业务处理线程和反应器IO事件线程的完全隔离。这个实践案例的代码如下:

代码中设计了一个内部类AsyncTask,是-一个简单的异步任务的提交类。它使得异步业务asyncRun方法,可以独立地提交到线程池中。另外,既然业务处理异步执行,需要在asyncRun方法的前面加.上synchronized同步修饰符。

至此,多线程版本的反应器模式,实践案例的代码就演示完了。执行新版本的多线程MultiThreadEchoServerReactor服务器,可以使用之前的EchoClient客户端与之配置,完成整个回显(echo) 的通信演示。

演示的输出和之前单线程版本的EchoServer回显服务器示例,是一模一样的。

Reactor反应器模式小结

在总结反应器模式前,首先看看和其他模式的对比,加强- - 下对它的理解。

1.反应器模式和生产者消费者模式对比相似之处:在一定程度上,反应器模式有点类似生产者消费者模式。在生产者消费者模式中,一个或多个生产者将事件加入到一个队列中,一个或多个消费者主动地从这个队列中提取(Pull) 事件来处理。

不同之处在于:反应器模式是基于查询的,没有专门的队列去缓冲存储IO事件,查询到IO事件之后,反应器会根据不同I0选择键(事件)将其分发给对应的Handler处理器来处理。

2.反应器模式和观察者模式(Observer Pattern)对比

相似之处在于:在反应器模式中,当查询到IO事件后,服务处理程序使用单路/多路分发(Dispatch) 策略,同步地分发这些I0事件。观察者模式(ObserverPattern)也被称作发布/订阅模式,它定义了一种依赖关系,让多个观察者同时监听某一个主题(Topic) 。这个主题对象在状态发生变化时,会通知所有观察者,他们能够执行相应的处理。

不同之处在于:在反应器模式中,Handler处理 器实例和IO事件(选择键)的订阅关系,基本上是一个事件绑定到一个Handler处理器;每-一个I0事件 (选择键)被查询后,反应器会将事件分发给所绑定的Handler处理器;而在观察者模式中,同一个时刻,同一个主题可以被订阅过的多个观察者处理。

最后,总结一下反应器模式的优点和缺点。作为高性能的IO模式,反应器模式的优点如下:

响应快,虽然同一反应器线程本身是同步的,但不会被单个连接的同步I0所阻.塞;编程相对简单, 最大程度避免了复杂的多线程同步,也避免了多线程的各个进程之间切换的开销;可扩展,可以方便地通过增加反应器线程的个数来充分利用CPU资源。反应器模式的缺点如下:

反应器模式增加了一定的复杂性,因而有一定的门槛,并且不易于调试。

反应器模式需要操作系统底层的I0多路复用的支持,如Linux中 的epoll。如果操作系统的底层不支持I0多路复用,反应器模式不会有那么高效。

同一个Handler业务线程中,如果出现一个长时间的数据读写,会影响这个反应器中其他通道的IO处理。例如在大文件传输时,IO操作就会影响其他客户端(Client)的响应时间。因而对于这种操作,还需要进一步对 反应器模式进行改进。


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