面試官：談?wù)勀銓?duì)Reactor模型的理解？
Reactor 模型是一種事件驅(qū)動(dòng)的高性能網(wǎng)絡(luò)編程模型，主要用于處理高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò) I/O 請(qǐng)求。其核心思想是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)線程監(jiān)聽(tīng)事件，并將事件分發(fā)給相應(yīng)的處理程序，從而實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā)處理。
為什么要有Reactor模型？
在高并發(fā)下，只有多路復(fù)用技術(shù)，以及 NIO 是不行的，因?yàn)?NIO 只是 Java 提供的非阻塞 I/O 庫(kù)，它是通過(guò)輪詢的方式檢測(cè)事件變化的，所以效率不算太高，而 Reactor 模型可以通過(guò)監(jiān)聽(tīng)事件（非輪詢的方式，例如 Linux 下的 epoll 技術(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效的 IO 編程。
特征
Reactor 模型的主要特征如下：
- 事件驅(qū)動(dòng)：所有 I/O 操作都由事件觸發(fā)并處理。
- 非阻塞：操作不會(huì)因?yàn)?I/O 而掛起，避免了線程等待的開(kāi)銷。
- 高效資源利用：通過(guò)少量線程處理大量并發(fā)連接，提升性能。
- 組件分離：將事件監(jiān)聽(tīng)（Reactor）、事件分發(fā)（Dispatcher）和事件處理（Handler）解耦，使代碼結(jié)構(gòu)更清晰。
組成
Reactor 模型的核心組件包括：
- Reactor：負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)和分發(fā)事件，通?；?I/O 多路復(fù)用技術(shù)，如 epoll。
- Acceptor：負(fù)責(zé)接收新的客戶端連接，并將其注冊(cè)到 Reactor 中。
- Handler：負(fù)責(zé)處理具體的 I/O 事件和業(yè)務(wù)邏輯。
實(shí)現(xiàn)模式
Reactor 模型實(shí)現(xiàn)模式總共有以下三種：
- 單線程 Reactor 模型：所有操作在一個(gè)線程完成，適用于低并發(fā)場(chǎng)景。
- 多線程 Reactor 模型：主線程處理連接，子線程池處理 I/O 和業(yè)務(wù)。
- 主從 Reactor 模型：主線程池處理連接，子線程池處理 I/O（進(jìn)一步優(yōu)化資源分配）。
它們的具體區(qū)別如下。
單線程 Reactor
圖片
執(zhí)行流程
- Reactor 通過(guò)監(jiān)聽(tīng)客戶端請(qǐng)求事件（如連接、讀、寫(xiě)）。
- 如果是連接事件，Acceptor 通過(guò) accept 接受連接，并注冊(cè)到 Reactor 中，之后創(chuàng)建一個(gè) Handler 處理后續(xù)事件。
- 如果是讀寫(xiě)事件，Reactor 調(diào)用對(duì)應(yīng)的 Handler 處理，完成 read -> 業(yè)務(wù)處理 -> send 的完整流程。
優(yōu)點(diǎn)
模型簡(jiǎn)單，沒(méi)有多線程、進(jìn)程通信和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，所有操作在一個(gè)線程中完成。
缺點(diǎn)
- 性能瓶頸：只有一個(gè)線程，無(wú)法充分利用多核 CPU 的性能。當(dāng) Handler 處理業(yè)務(wù)時(shí)，無(wú)法處理其他連接事件。
- 可靠性問(wèn)題：如果線程意外終止或進(jìn)入死循環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)將不可用。
適用場(chǎng)景
客戶端數(shù)量有限，業(yè)務(wù)處理非?？焖?。
多線程 Reactor
圖片
執(zhí)行流程
- Reactor 通過(guò)監(jiān)聽(tīng)客戶端請(qǐng)求事件。
- 如果是連接事件，Acceptor 通過(guò) accept 接受連接，并注冊(cè)到 Reactor 中，之后創(chuàng)建一個(gè) Handler 處理后續(xù)事件。
- 如果是讀寫(xiě)事件，Reactor 調(diào)用對(duì)應(yīng)的 Handler 處理。
- Handler 只負(fù)責(zé)讀取數(shù)據(jù)，將業(yè)務(wù)處理交給 Worker 線程池。
- Worker 線程池 完成業(yè)務(wù)處理，將結(jié)果返回給 Handler，由 Handler 發(fā)送給客戶端。
優(yōu)點(diǎn)
充分利用多核 CPU 的性能，提高任務(wù)處理能力。
缺點(diǎn)
- 多線程數(shù)據(jù)共享和訪問(wèn)復(fù)雜，涉及線程同步問(wèn)題。
- Reactor 仍然是單線程，高并發(fā)時(shí)可能成為性能瓶頸。
適用場(chǎng)景
? 并發(fā)需求較高，但任務(wù)處理邏輯簡(jiǎn)單的場(chǎng)景。
主從 Reactor 多線程
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執(zhí)行流程
- MainReactor（主線程）通過(guò)監(jiān)聽(tīng)連接建立事件，由 Acceptor 處理連接請(qǐng)求。
- MainReactor 將新連接分配給 SubReactor（子線程）。
- SubReactor 將連接加入監(jiān)聽(tīng)隊(duì)列，并創(chuàng)建 Handler 處理后續(xù)事件。
- 當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，SubReactor 調(diào)用對(duì)應(yīng)的 Handler 處理。
- Handler 讀取數(shù)據(jù)后，將業(yè)務(wù)處理交給 Worker 線程池。
- Worker 線程池 完成業(yè)務(wù)處理，將結(jié)果返回給 Handler，由 Handler 發(fā)送給客戶端。
優(yōu)點(diǎn)
- 職責(zé)明確：主線程只負(fù)責(zé)接收新連接，子線程負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理。
- 性能優(yōu)化：主線程和子線程交互簡(jiǎn)單，適合高并發(fā)場(chǎng)景。
缺點(diǎn)
編程復(fù)雜度較高。
適用場(chǎng)景
高并發(fā)場(chǎng)景，例如 Nginx、Netty。
結(jié)論
模型 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場(chǎng)景 |
單線程 Reactor | 模型簡(jiǎn)單，無(wú)多線程競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題 | 性能瓶頸，可靠性差 | 客戶端少，業(yè)務(wù)處理快 |
多線程 Reactor | 充分利用多核 CPU 性能 | 多線程數(shù)據(jù)共享復(fù)雜，Reactor 單線程可能成為瓶頸 | 并發(fā)需求高，任務(wù)處理簡(jiǎn)單 |
主從 Reactor | 職責(zé)明確，性能優(yōu)化，適合高并發(fā) | 編程復(fù)雜度高 | 高并發(fā)場(chǎng)景（如 Nginx、Netty） |
使用場(chǎng)景
Reactor 模型應(yīng)用在 Nginx、Netty、Kafka 以及 Redis 等框架中。
小結(jié)
Reactor 模型是一種實(shí)現(xiàn)思路（也是一種設(shè)計(jì)模式），它是通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)和非阻塞 I/O 機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了高并發(fā)、高性能的網(wǎng)絡(luò)編程。其核心思想是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)線程監(jiān)聽(tīng)事件，并將事件分發(fā)給相應(yīng)的處理程序，從而實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā) IO 處理。
