反应器(Reactor)模式

JavaNIO非堵塞技术实际是采取反应器模式，或者说是观察者(observer)模式为我们监察I/O端口，如果有内容进来，会自动通知我们，这样，我们就不必开启多个线程死等，从外界看，实现了流畅的I/O读写，不堵塞了。

同步和异步区别：有无通知（是否轮询），异步：处理完后会通知请求方
堵塞和非堵塞区别：操作结果是否等待（是否马上有返回值），只是设计方式的不同，堵塞：需要等待完成后，开始下面的工作

NIO 有一个主要的类Selector，这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector，我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey，我们读取这些Key，就会获得我们刚刚注册过的socketchannel，然后，我们从这个Channel中读取数据，接着我们可以处理这些数据。

反应器模式与观察者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 。

一般模型

我们想象以下情形：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。

传统的做法是：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。反应器模式做法是：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。

理解：

Reactor这个词译成汉语还真没有什么合适的，很多地方叫反应器模式，但更多好像就直接叫reactor模式了，其实我觉着叫应答者模式更好理解一些。通过了解，这个模式更像一个侍卫，一直在等待你的召唤，或者叫召唤兽。

并发系统常使用reactor模式，代替常用的多线程的处理方式，节省系统的资源，提高系统的吞吐量。

先用比较直观的方式来介绍一下这种方式的优点，通过和常用的多线程方式比较一下，可能更好理解。

以一个餐饮为例，每一个人来就餐就是一个事件，他会先看一下菜单，然后点餐。就像一个网站会有很多的请求，要求服务器做一些事情。处理这些就餐事件的就需要我们的服务人员了。

在多线程处理的方式会是这样的：

一个人来就餐，一个服务员去服务，然后客人会看菜单，点菜。 服务员将菜单给后厨。

二个人来就餐，二个服务员去服务……

五个人来就餐，五个服务员去服务……

这个就是多线程的处理方式，一个事件到来，就会有一个线程服务。很显然这种方式在人少的情况下会有很好的用户体验，每个客人都感觉自己是VIP，专人服务的。如果餐厅一直这样同一时间最多来5个客人，这家餐厅是可以很好的服务下去的。

来了一个好消息，因为这家店的服务好，吃饭的人多了起来。同一时间会来10个客人，老板很开心，但是只有5个服务员，这样就不能一对一服务了，有些客人就要没有人管了。老板就又请了5个服务员，现在好了，又能每个人都受VIP待遇了。

越来越多的人对这家餐厅满意，客源又多了，同时来吃饭的人到了20人，老板高兴不起来了，再请服务员吧，占地方不说，还要开工钱，再请人就攒不到钱了。怎么办呢？老板想了想，10个服务员对付20个客人也是能对付过来的，服务员勤快点就好了，伺候完一个客人马上伺候另外一个，还是来得及的。综合考虑了一下，老板决定就使用10个服务人员的线程池啦~~~

但是这样有一个比较严重的缺点就是，如果正在接受服务员服务的客人点菜很慢，其他的客人可能就要等好长时间了。有些火爆脾气的客人可能就等不了走人了。

Reactor如何处理这个问题呢：

老板后来发现，客人点菜比较慢，大部服务员都在等着客人点菜，其实干的活不是太多。老板能当老板当然有点不一样的地方，终于发现了一个新的方法，那就是：当客人点菜的时候，服务员就可以去招呼其他客人了，等客人点好了菜，直接招呼一声“服务员”，马上就有个服务员过去服务。嘿嘿，然后在老板有了这个新的方法之后，就进行了一次裁员，只留了一个服务员！这就是用单个线程来做多线程的事。

实际的餐馆都是用的Reactor模式在服务。一些设计的模型其实都是从生活中来的。

Reactor模式主要是提高系统的吞吐量，在有限的资源下处理更多的事情。

在单核的机上，多线程并不能提高系统的性能，除非在有一些阻塞的情况发生。否则线程切换的开销会使处理的速度变慢。就像你一个人做两件事情，1、削一个苹果。2、切一个西瓜。那你可以一件一件的做，我想你也会一件一件的做。如果这个时候你使用多线程，一会儿削苹果，一会切西瓜，可以相像究竟是哪个速度快。这也就是说为什么在单核机上多线程来处理可能会更慢。

但当有阻碍操作发生时，多线程的优势才会显示出来，现在你有另外两件事情去做，1、削一个苹果。2、烧一壶开水。我想没有人会去做完一件再做另一件，你肯定会一边烧水，一边就把苹果削了。

package com.linxcool.reactor;


import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;


/**
* 反应器模式
* 用于解决多用户访问并发问题
*
* 举个例子：餐厅服务问题
*
* 传统线程池做法：来一个客人(请求)去一个服务员(线程)
* 反应器模式做法：当客人点菜的时候，服务员就可以去招呼其他客人了，等客人点好了菜，直接招呼一声“服务员”
*
* @author linxcool
*/
public class Reactor implements Runnable{
public final Selector selector;
public final ServerSocketChannel serverSocketChannel;


public Reactor(int port) throws IOException{
selector=Selector.open();
serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress inetSocketAddress=new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);
serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);
serverSocketChannel.configureBlocking(false);

//向selector注册该channel
SelectionKey selectionKey=serverSocketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);


//利用selectionKey的attache功能绑定Acceptor 如果有事情，触发Acceptor
selectionKey.attach(new Acceptor(this));
}


@Override
public void run() {
try {
while(!Thread.interrupted()){
selector.select();
Set<SelectionKey> selectionKeys= selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it=selectionKeys.iterator();
//Selector如果发现channel有OP_ACCEPT或READ事件发生，下列遍历就会进行。
while(it.hasNext()){
//来一个事件 第一次触发一个accepter线程
//以后触发SocketReadHandler
SelectionKey selectionKey=it.next();
dispatch(selectionKey);
selectionKeys.clear();
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

/**
* 运行Acceptor或SocketReadHandler
* @param key
*/
void dispatch(SelectionKey key) {
Runnable r = (Runnable)(key.attachment());
if (r != null){
r.run();
}
}
}

package com.linxcool.reactor;


import java.io.IOException;
import java.nio.channels.SocketChannel;


public class Acceptor implements Runnable{
private Reactor reactor;
public Acceptor(Reactor reactor){
this.reactor=reactor;
}
@Override
public void run() {
try {
SocketChannel socketChannel=reactor.serverSocketChannel.accept();
if(socketChannel!=null)//调用Handler来处理channel
new SocketReadHandler(reactor.selector,socketChannel);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

package com.linxcool.reactor; import java.io.IOException; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; public class SocketReadHandler implements Runnable{ private SocketChannel socketChannel; public SocketReadHandler(Selector selector,SocketChannel socketChannel) throws IOException{ this.socketChannel=socketChannel; socketChannel.configureBlocking(false); SelectionKey selectionKey=socketChannel.register(selector,0); //将SelectionKey绑定为本Handler 下一步有事件触发时，将调用本类的run方法。 //参看dispatch(SelectionKey key) selectionKey.attach(this); //同时将SelectionKey标记为可读，以便读取。 selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ); selector.wakeup(); } /** * 处理读取数据 */ @Override public void run() { ByteBuffer inputBuffer=ByteBuffer.allocate(1024); inputBuffer.clear(); try { socketChannel.read(inputBuffer); //激活线程池 处理这些request //requestHandle(new Request(socket,btt)); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }

（编辑：李大同）

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