Reactor模式

对象行为类的设计模式，对同步事件分拣和派发。别名Dispatcher（分发器）

Reactor模式是处理并发I/O比较常见的一种模式，用于同步I/O，中心思想是将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上，同时主线程阻塞在多路复用器上；一旦有I/O事件到来或是准备就绪(区别在于多路复用器是边沿触发还是水平触发)，多路复用器返回并将相应I/O事件分发到对应的处理器中。

Reactor的事件处理机制

普通函数调用的机制：程序调用某函数->函数执行，程序等待->函数将结果和控制权返回给程序->程序继续处理。而所谓事件驱动，简单地说就是你点什么按钮(即产生什么事件),电脑执行什么操作(即调用什么函数)。

事件驱动模型

Reactor释义“反应堆”，是一种事件驱动机制。和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个API完成处理，而是恰恰相反，Reactor逆置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到Reactor上，如果相应的时间发生，Reactor将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。使用Libevent也是向Libevent框架注册相应的事件和回调函数；当这些时间发声时，Libevent会调用这些回调函数处理相应的事件（I/O读写、定时和信号）。

Reactor模式与Observer模式在某些方面极为相似：当一个主体发生改变时，所有依属体都得到通知。不过，观察者模式与单个事件源关联，而反应器模式则与多个事件源关联 。

Reactor模式的优点

Reactor模式是编写高性能网络服务器的必备技术之一，它具有如下的优点：

响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然Reactor本身依然是同步的； 编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销； 可扩展性，可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源； 可复用性，reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性；

Reactor模式框架

使用Reactor模型，必备的几个组件：事件源、Reactor框架、多路复用机制和事件处理程序。

Reactor模型的整体框架

Reactor模型UML

Handle事件源

Handle代表操作系统管理的资源，包括：网络链接，打开的文件，计时器，同步对象等等。Linux上是文件描述符，Windows上就是Socket或者Handle了，这里统一称为“句柄集”；程序在指定的句柄上注册关心的事件，比如I/O事件。

event demultiplexer——事件多路分发机制

由操作系统提供的I/O多路复用机制，比如select和epoll。程序首先将其关心的句柄（事件源）及其事件注册到event demultiplexer上；

当有事件到达时，event demultiplexer会发出通知“在已经注册的句柄集中，一个或多个句柄的事件已经就绪”；程序收到通知后，就可以在非阻塞的情况下对事件进行处理了。 对应到libevent中，依然是select、poll、epoll等，但是libevent使用结构体eventop进行了封装，以统一的接口来支持这些I/O多路复用机制，达到了对外隐藏底层系统机制的目的。

事件分离器，由操作系统提供，在linux上一般是select, poll, epoll等系统调用，在一个Handle集合上等待事件的发生。接受client连接，建立对应client的事件处理器（Event Handler），并向事件分发器（Reactor）注册此事件处理器.

Reactor——反应器

Reactor，是事件管理的接口，内部使用event demultiplexer注册、注销事件；并运行事件循环，当有事件进入“就绪”状态时，调用注册事件的回调函数处理事件。

提供接口：注册，删除和派发Event Handler。Event Demultiplexer等待事件的发生，当检测到新的事件，就把事件交给Initiation Dispatcher，它去回调Event Handler。

对应到libevent中，就是event_base结构体。一个典型的Reactor声明方式

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class Reactor { public: int register_handler(Event_Handler *pHandler, int event); int remove_handler(Event_Handler *pHandler, int event); void handle_events(timeval *ptv); // ... };

Event Handler——事件处理程序

事件处理程序提供了一组接口，每个接口对应了一种类型的事件，供Reactor在相应的事件发生时调用，执行相应的事件处理。通常它会绑定一个有效的句柄。

事件处理器，负责处理特定事件的处理函数。一般在基本的Handler基础上还会有更进一步的层次划分，用来抽象诸如decode，process和encoder这些过程。比如对Web Server而言，decode通常是HTTP请求的解析，process的过程会进一步涉及到Listner和Servlet的调用。为了简化设计，Event Handler通常被设计成状态机，按GoF的state pattern来实现。对应到libevent中，就是event结构体。下面是两种典型的Event Handler类声明方式，二者互有优缺点。

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class Event_Handler { public: virtual void handle_read() = 0; virtual void handle_write() = 0; virtual void handle_timeout() = 0; virtual void handle_close() = 0; virtual HANDLE get_handle() = 0; // ... }; class Event_Handler { public: // events maybe read/write/timeout/close .etc virtual void handle_events(int events) = 0; virtual HANDLE get_handle() = 0; // ... };

Concrete Event Handler

继承上面的类，实现钩子方法。应用把Concrete Event Handler注册到Reactor，等待被处理的事件。当事件发生，这些方法被回调。

应用场景举例

场景：长途客车在路途上，有人上车有人下车，但是乘客总是希望能够在客车上得到休息。

传统做法：每隔一段时间（或每一个站），司机或售票员对每一个乘客询问是否下车。

Reactor做法：汽车是乘客访问的主体（Reactor），乘客上车后，到售票员（acceptor）处登记，之后乘客便可以休息睡觉去了，当到达乘客所要到达的目的地后，售票员将其唤醒即可。