設計模式--reactor(2)

原文：http://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/4957744

前面講到，整個libevent本身就是一個Reactor，因此本節將專門對Reactor模式進行必要的介紹，並列出libevnet中的幾個重要組件和Reactor的對應關係，在後面的章節中可能還會提到本節介紹的基本概念。

1 Reactor的事件處理機制

首先來回想一下普通函數調用的機制：程序調用某函數?函數執行，程序等待?函數將結果和控制權返回給程序?程序繼續處理。
Reactor釋義“反應堆”，是一種事件驅動機制。和普通函數調用的不同之處在於：應用程序不是主動的調用某個API完成處理，而是恰恰相反，Reactor逆置了事件處理流程，應用程序需要提供相應的接口並註冊到Reactor上，如果相應的時間發生，Reactor將主動調用應用程序註冊的接口，這些接口又稱爲“回調函數”。使用Libevent也是想Libevent框架註冊相應的事件和回調函數；當這些時間發聲時，Libevent會調用這些回調函數處理相應的事件（I/O讀寫、定時和信號）。
    用“好萊塢原則”來形容Reactor再合適不過了：不要打電話給我們，我們會打電話通知你。
    舉個例子：你去應聘某xx公司，面試結束後。
“普通函數調用機制”公司HR比較懶，不會記你的聯繫方式，那怎麼辦呢，你只能面試完後自己打電話去問結果；有沒有被錄取啊，還是被據了；

“Reactor”公司HR就記下了你的聯繫方式，結果出來後會主動打電話通知你：有沒有被錄取啊，還是被據了；你不用自己打電話去問結果，事實上也不能，你沒有HR的留聯繫方式。

2 Reactor模式的優點

Reactor模式是編寫高性能網絡服務器的必備技術之一，它具有如下的優點：
    1）響應快，不必爲單個同步時間所阻塞，雖然Reactor本身依然是同步的；
    2）編程相對簡單，可以最大程度的避免複雜的多線程及同步問題，並且避免了多線程/進程的切換開銷；
    3）可擴展性，可以方便的通過增加Reactor實例個數來充分利用CPU資源；
    4）可複用性，reactor框架本身與具體事件處理邏輯無關，具有很高的複用性；

3 Reactor模式框架

    使用Reactor模型，必備的幾個組件：事件源、Reactor框架、多路複用機制和事件處理程序，先來看看Reactor模型的整體框架，接下來再對每個組件做逐一說明。
  

1） 事件源
Linux上是文件描述符，Windows上就是Socket或者Handle了，這裏統一稱爲“句柄集”；程序在指定的句柄上註冊關心的事件，比如I/O事件。

2） event demultiplexer——事件多路分發機制
由操作系統提供的I/O多路複用機制，比如select和epoll。
    程序首先將其關心的句柄（事件源）及其事件註冊到event demultiplexer上；
當有事件到達時，event demultiplexer會發出通知“在已經註冊的句柄集中，一個或多個句柄的事件已經就緒”；
    程序收到通知後，就可以在非阻塞的情況下對事件進行處理了。
對應到libevent中，依然是select、poll、epoll等，但是libevent使用結構體eventop進行了封裝，以統一的接口來支持這些I/O多路複用機制，達到了對外隱藏底層系統機制的目的。

3） Reactor——反應器
    Reactor，是事件管理的接口，內部使用event demultiplexer註冊、註銷事件；並運行事件循環，當有事件進入“就緒”狀態時，調用註冊事件的回調函數處理事件。
對應到libevent中，就是event_base結構體。
一個典型的Reactor聲明方式

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

4） Event Handler——事件處理程序
    事件處理程序提供了一組接口，每個接口對應了一種類型的事件，供Reactor在相應的事件發生時調用，執行相應的事件處理。通常它會綁定一個有效的句柄。
對應到libevent中，就是event結構體。
下面是兩種典型的Event Handler類聲明方式，二者互有優缺點。

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;
    // ...
};

4 Reactor事件處理流程

前面說過Reactor將事件流“逆置”了，那麼使用Reactor模式後，事件控制流是什麼樣子呢？
可以參見下面的序列圖。
 

5 小結

上面講到了Reactor的基本概念、框架和處理流程，對Reactor有個基本清晰的瞭解後，再來對比看libevent就會更容易理解了，接下來就正式進入到libevent的代碼世界了，加油！

參考資料：
Pattern-Oriented Software Architecture, Patterns for Concurrent and Networked Objects, Volume 2