反應器設計模式（Reator pattern）是一種基于事件驅動的設計模式梳虽，常用于高并發(fā)場景下宋舷，常見的像Node.js状植、Netty袍嬉、Vert.x中都有著Reactor模式的身影。本文對Reactor模式作了簡要介紹厅贪，結合對比Node.js線程模型進行分析蠢护。
單線程Reactor模式
Reactor模式是一種事件處理模式，單個或多個事件并發(fā)地投遞到事件處理服務养涮，事件處理服務將事件進行分離葵硕，同步的將他們分發(fā)到對應的事件處理器中眉抬。
模式結構
下圖是一張示意圖，結合了維基百科的定義：
- Handle：句柄懈凹，是對資源在操作系統(tǒng)層面的抽象（unix中的fd）蜀变，可供系統(tǒng)輸入或輸出的資源。在網(wǎng)絡編程中介评，一般指的是一個連接库北，如socket，Java NIO中的Channel
- Demultiplexer：同步事件分離器们陆，通常使用EventLoop來進行資源的阻塞等待寒瓦，當一個資源處于就緒狀態(tài)的時候，會被輪詢出來傳遞給分發(fā)器
- Dispatcher：分發(fā)器坪仇，用來注冊杂腰、移除EventHandler，將資源分配到對應的處理器中同步執(zhí)行
- EventHandler：事件處理器烟很，處理對應的事件颈墅，一般由分發(fā)器進行回調。
交互過程
- 初始化Dispatcher
- 注冊EventHandler到Dispatcher雾袱，每個事件處理器包含對應Handle的引用恤筛，這樣就可以建立Handle到EventHandler的映射
- 啟動EventLoop，阻塞等待資源的某個事件發(fā)生
- 當某些Handle的事件發(fā)生后芹橡，資源變?yōu)榫途w狀態(tài)毒坛，會被傳遞給Dispatcher，分發(fā)器通過開始注冊的資源映射關系林说，調用對應的EventHandler方法煎殷。
這就是最簡單的Reactor模式，它其實也是I/O多路復用的一種具現(xiàn)腿箩，用戶不需要考慮并發(fā)的問題豪直，直接交給了事件處理器進行，同時也減少了高并發(fā)情況下多線程對系統(tǒng)資源的消耗珠移。
在一些小容量的場景下弓乙，單線程的模式可以使用，但在高負載钧惧、大并發(fā)的場景下卻不適用暇韧，主要在于一個NIO線程無法支撐同時處理成百上千的鏈路處理，在編解碼消息時浓瞪，由于無法及時處理會造成消息堆積懈玻，進而形成請求超時等問題，而且單個線程也不利于程序的穩(wěn)定性乾颁，一旦線程崩了涂乌，整個程序就崩掉了艺栈。所以在實際應用中大部分都是多線程的Reactor模式。
Node.js線程模型
Node.js是一個采用事件驅動和異步非阻塞I/O骂倘，實現(xiàn)的單線程眼滤、高并發(fā)的JavaScript運行環(huán)境巴席，使用它可以編寫性能良好的web服務端历涝。筆者在學習Vert.x的時候發(fā)現(xiàn)它與Node.js的線程模型很類似，它并不是嚴格意義上的Reactor模式漾唉，這里用來與單線程的Reactor模式作對比荧库，加深理解。
眾所周知赵刑，I/O操作絕大部分都十分耗時分衫，傳統(tǒng)的方法是使用多線程來解決I/O耗時阻塞的問題，多路復用也可以實現(xiàn)同時處理多個任務的功能般此，那么單線程的IO是如何處理I/O的并發(fā)請求呢蚪战？
Node.js并不是單純的單線程，它用主線程處理所有請求铐懊，然后對I/O操作進行異步處理邀桑，交給其他線程去執(zhí)行，避免了頻繁創(chuàng)建科乎、銷毀和上下文切換帶來的系統(tǒng)開銷壁畸。下面來看Node.js的工作原理。
工作原理
從左到右茅茂，從上到下捏萍，Node.js 被分為了四層，分別是 應用層空闲、V8引擎層令杈、Node API層 和 LIBUV層。
- 應用層： 即 JavaScript 交互層碴倾，常見的就是 Node.js 的模塊逗噩，比如 http，fs
- V8引擎層： 即利用 V8 引擎來解析JavaScript 語法影斑，進而和下層 API 交互
- NodeAPI層： 為上層模塊提供系統(tǒng)調用给赞，一般是由 C 語言來實現(xiàn)，和操作系統(tǒng)進行交互
- LIBUV層： 是跨平臺的底層封裝矫户，實現(xiàn)了 事件循環(huán)片迅、文件操作等，是 Node.js 實現(xiàn)異步的核心
Node.js在主線程維護了一個事件隊列皆辽，接收到請求后柑蛇，就將該請求作為一個事件放入Event Queue中芥挣，然后繼續(xù)接受其他請求，當主線程空閑（沒有請求接收） 的時候耻台，就開始輪詢事件隊列空免。這里要分兩種情況：
- 普通任務，就由主線程親自執(zhí)行盆耽，并通過回調函數(shù)返回給上層調用
- I/O任務蹋砚，就從線程池中拿出一個線程處理這個事件，指定回調函數(shù)摄杂，繼續(xù)輪詢事件隊列中的其他事件坝咐。當線程中的I/O任務完成以后，執(zhí)行回調函數(shù)析恢，并把這個完成的事件放在事件隊列的尾部墨坚，等待事件循環(huán)，當主線程再次循環(huán)到該完成事件時映挂，再返回給上層調用泽篮。
Node.js的單線程并非整個環(huán)境都運行在單線程中，而是對JavaScript層面的任務處理是單線程的柑船。
像Node.js這種解決方案：將耗時少的短任務交給主線程來處理帽撑，將I/O操作或者一些CPU密集型任務交給其他線程來執(zhí)行，這樣不會阻塞EventLoop正常進行事件的循環(huán)椎组，是比較通用的解決方案油狂。例如在Vert.x中，對于普通的verticle寸癌，會運行在EventLoop線程中专筷，對于耗時長的任務則放在Worker Pool中的線程上運行。
多線程下的Reactor模式與Node.js這種解決方案很類似蒸苇，一個線程負責鏈路的監(jiān)聽磷蛹、建立，然后將I/O交給其它子線程來完成溪烤。后文會有介紹味咳。
