两种高性能I/O模式 reactor & proactor

Reactor 和 Proactor 是基于事件驱动，在网络编程中经常用到两种设计模式。

曾经在一个项目中用到了网络库 libevent，也学习了一段时间，其内部实现所用到的就是 Reactor，所知道的还有 ACE；Proactor 模式的库有 Boost.Asio，ACE，暂时没有用过。但我也翻阅了一些文档，理解了它的实现方法。下面是我在学习这两种设计模式过程的笔记。

Reactor

Reactor，即反应堆。Reactor 的一般工作过程是首先在 Reactor中注册（Reactor）感兴趣事件，并在注册时候指定某个已定义的回调函数（callback）；当客户端发送请求时，在 Reactor中会触发刚才注册的事件，并调用对应的处理函数。在这一个处理回调函数中，一般会有数据接收、处理、回复请求等操作。

libevent 采用的就是 Reactor的设计思想。其 Reactor的中心思想是众所周知的 I/O 多路复用：select,poll,epoll,kqueue 等.libevent 精彩的将定时事件，信号处理，I/O 事件结合在在一起，也就是说用户同时在 Reactor中注册上述三类事件。遗憾的是，libevent 不支持多线程，也就是说它同步处理请求，导致不能处理大量的请求；这样并不是说 Reactor实现的网络库都不支持多线程，而是 libevent 本身的原因，我们也可以通过修改让 ilbevent 支持多线程，并发处理多个请求。

下面是 libevent 的一段代码，大概能够说明 Reactor工作模式：

@H_502_22@ ?

Code Sample
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18	`/accept callback function./` `void` `accept_callback(` `int` `fd,` `short` `ev,` `void` `*arg)` `{` `......` `}` `......` `struct` `event accept_event;` `event_set(&accept_event,` `socketlisten,` `EV_READ\|EV_PERSIST,` `accept_callback,` `NULL);` `event_add(&accept_event,` `NULL);` `event_dispatch();`

Proactor

从上面 Reactor模式中，发现服务端数据的接收和发送都占用了用户状态（还有一种内核态），这样服务器的处理操作就在数据的读写上阻塞花费了时间，节省这些时间的办法是借助操作系统的异步读写；异步读写在调用的时候可以传递回调函数或者回送信号，当异步操作完毕，内核会自动调用回调函数或者发送信号。Proactor 就是这么做的，所以很依赖操作系统。来一幅 UML：

Proactor的实现主要有三个部分：异步操作处理器，Proactor 和事件处理函数。其中：

- 异步操作处理器，很依赖操作系统的异步处理机制，如若操作系统没有实现，我们可以自行模拟，即开专门的数据读写线程，数据读写完毕触发相应的时间（如果有注册的话）； - Proactor，会接收异步操作的提醒，调用相应的事件处理函数，它有自己的 event loop； - 事件处理函数，事件触发，执行操作；

曾经看过 Proactor.doc，作者是 Douglas C.Schmidt，你可以在这里阅读此文档。里面的关于 Proactor的讲解很精彩，部分摘抄和自己的理解如下：当连接 web 服务器时：

总结

相比网络编程中最简单的思路模式：bind,listen,accept,read,server operator,write，Reactor 和 Proactor 是两种高性能的设计模式，掌握此两种模式，有助于理解一些网络库的工作流程。此文提到了两种设计模式，但没有一些技术细节，譬如多线程同步。如果在 Reactor 中支持多线程，或多个线程共享一个 Proactor，线程的同步问题就来了。共享一篇印象笔记关于线程的综合讨论：这里.

两种高性能I/O模式 reactor & proactor

Reactor

Proactor

总结

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