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Reactor模式和Preactor模式

Reactor和preactor都是IO多路複用模式,一般地,I/O多路複用機制都依賴於一個事件多路分離器(Event Demultiplexer)。分離器物件可將來自事件源的I/O事件分離出來,並分發到對應的read/write事件處理器(Event Handler)。開發人員預先註冊需要處理的事件及其事件處理器(或回撥函式)。

Reactor模式採用同步IO,而Proactor採用非同步IO。同步和非同步是針對應用程式和核心的互動而言的,同步指的是使用者程序觸發IO操作並等待或者輪詢的去檢視IO操作是否就緒,而非同步是指使用者程序觸發IO操作以後便開始做自己的事情,而當IO操作已經完成的時候會得到IO完成的通知(非同步的特點就是通知

)。

而阻塞和非阻塞是針對於程序在訪問資料的時候,根據IO操作的就緒狀態來採取的不同方式,說白了是一種讀取或者寫入操作函式的實現方式,阻塞方式下讀取或者寫入函式將一直等待,而非阻塞方式下,讀取或者寫入函式會立即返回一個狀態值。

同步阻塞:

在此種方式下,使用者程序在發起一個IO操作以後,必須等待IO操作的完成,只有當真正完成了IO操作以後,使用者程序才能執行。

同步非阻塞:

在此種方式下,使用者程序發起一個IO操作以後邊可返回做其它事情,但是使用者程序需要時不時的詢問IO操作是否就緒,這就要求使用者程序不停的去詢問,從而引入不必要的CPU資源浪費。

非同步阻塞:

此種方式下是指應用發起一個

IO操作以後,不等待核心IO操作的完成,等核心完成IO操作以後會通知應用程式,這其實就是同步和非同步最關鍵的區別,同步必須等待或者主動的去詢問IO是否完成,那麼為什麼說是阻塞的呢?因為此時(通知)是通過select系統呼叫來完成的,而select函式本身的實現方式是阻塞的,而採用select函式有個好處就是它可以同時監聽多個檔案控制代碼(就緒的沒有就緒的都有監聽,epoll是select的替代方式,只監聽就緒的檔案控制代碼),從而提高系統的併發性!

非同步非阻塞:

在此種模式下,使用者程序只需要發起一個IO操作然後立即返回,等IO操作真正的完成以後,應用程式會得到IO操作完成的通知,此時使用者程序只需要對資料進行處理就好了,不需要進行實際的

IO讀寫操作,因為真正的IO讀取或者寫入操作已經由核心完成了。

reactor

proactor

1. 應用程式註冊讀/寫就緒事件和相關聯的事件處理器

2. 事件分離器等待事件的發生 (Reactor負責)

3. 當發生讀就緒事件的時候,事件分離器呼叫第一步註冊的事件處理器(Reactor負責)

4. 事件處理器首先執行實際的讀取操作,然後根據讀取到的內容進行進一步的處理(使用者處理器負責)

1. 應用程式初始化一個非同步讀取操作,然後註冊相應的事件處理器,此時事件處理器不關注讀取就緒事件,而是關注讀取完成事件,這是區別於Reactor的關鍵

2. 事件分離器等待讀取操作完成事件

3. 在事件分離器等待讀取操作完成的時候,作業系統呼叫核心執行緒完成讀取操作(非同步IO都是作業系統負責將資料讀寫到應用傳遞進來的緩衝區供應用程式操作,作業系統扮演了重要角色),並將讀取的內容放入使用者傳遞過來的快取區中。這也是區別於Reactor的一點,Proactor中,應用程式需要傳遞快取區。

4. 事件分離器捕獲到讀取完成事件後,啟用應用程式註冊的事件處理器,事件處理器直接從快取區讀取資料,而不需要進行實際的讀取操作。

與reactor相比,proactor顯然系統呼叫更少。

從上面可以看出,Reactor和Proactor模式的主要區別就是真正的讀取和寫入操作是有誰來完成的,Reactor中需要應用程式自己讀取或者寫入資料,而Proactor模式中,應用程式不需要進行實際的讀寫過程,它只需要從快取區讀取或者寫入即可,作業系統會讀取快取區或者寫入快取區到真正的IO裝置.

 綜上所述,同步和非同步是相對於應用和核心的互動方式而言的,同步需要主動去詢問,而非同步的時候核心在IO事件發生的時候通知應用程式,而阻塞和非阻塞僅僅是系統在呼叫系統呼叫的時候函式的實現方式而已。