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大家好，从今天开始，我将定期写一些知识分享，把自己在前后端学习过程中觉得有用的知识点分享出来，大家可以关注学习，也欢迎大家和我一起讨论，有问题也可以问我，一定耐心解答，我的想法就是帮助别人不要再走自己踩过的坑。

各位大哥养成好习惯，点赞再看，关注不迷路，前后端知识这里都有，由浅入深，我们一起进步，你的支持就是我最大的动力。

代码视频链接：https://www.zhihu.com/zvideo/1270618422448431104

Reactor模式

reactor模式就是反应堆模式，这个模式非常重要，无论是开发还是面试，都是非常有用的，这种模式在平常工作中经常能看到，很多大名鼎鼎的开源组件也会使用，它是高并发的一种网络架构模式，仔细学习以后，你会发现高并发也不过如此。

为什么我们要学reactor

当然是他骚呀！哈哈哈，回归正题。
不知道大家有没有一种感觉，平常在阅读别人的代码或者一些好的框架时，经常会看不懂，为什么会看不懂呢？是因为你不知道别人用了什么样的设计模式，或者说别人在组织者写代码的时候到底是怎么设计的，**那么如果你懂了这些模式，你就可以根据设计思想大概猜测接下来该怎么写，所以阅读代码的过程只不过是在验证你的猜想，**而且只要你的思路对了，你会发现完全吻合。就是这么简单，这么丝滑。
Reactor模式是高性能网络编程中必知必会的一种模式。

Reactor模式简介

Reactor中文名是反应堆模式，别的地方可能有别的叫法，但是我就喜欢叫它反应堆应为这个有助于我们后面代码的理解。还记得我们刚学网络通信的时候嘛？我们从最基础的服务器开始，

基础网络通信就是这种，主线程中开启监听后，只能在这里等着处理和客户端之间保持这种一读一写的连接。
再后来我们学习了IO多路复用技术，也就是select、epoll、poll技术，我们可以同时处理多个连接，但是这种模式每一个客户端都要维持一个与服务器的连接，那么对于服务端如果有很多的IO连接，那么绝对是一个巨大的开销。
解决方案：
我们可以使用线程池的方法来处理读写服务，我们每当有一个连接过来，就把它封装成一个任务丢到线程池中处理，这么做有很明显的弊端：

• 同步阻塞IO，读写阻塞，线程等待时间过长

• 在制定线程策略的时候，只能根据CPU的数目来限定可用线程资源，不能根据连接并发数目来制定，也就是连接有限制。否则很难保证对客户端请求的高效和公平。

• 多线程之间的上下文切换，造成线程使用效率并不高，并且不易扩展

• 状态数据以及其他需要保持一致的数据，需要采用并发同步控制

Reactor来也

1、单Reactor单线程模型

也就是说一个单线程就能够实现高并发，是不是很牛逼。Reactor的核心思想就是它有一个反应堆，这个反应堆可以继续往里面加东西，然后主线程就是不断从反应堆里面取出已经反应的东西，处理它们。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>#define BUFFER_LENGTH		1024
#define MAX_EPOLL_EVENTS	1024*1024 //连接数
#define MAX_EPOLL_ITEM		102400 	  //每次从反应堆中取得最大处理数
#define SERVER_PORT			8888	//初始port，我们监听100个端口#define LISTEN_PORT_COUNT	100typedef int NCALLBACK(int ,int, void*);struct ntyevent {int fd;int events;void *arg;int (*callback)(int fd, int events, void *arg);int status;char buffer[BUFFER_LENGTH];int length;long last_active;
};struct ntyreactor {int epfd;struct ntyevent *events; // 1024 * 1024
};int recv_cb(int fd, int events, void *arg);
int send_cb(int fd, int events, void *arg);void nty_event_set(struct ntyevent *ev, int fd, NCALLBACK callback, void *arg) {ev->fd = fd;ev->callback = callback;ev->events = 0;ev->arg = arg;ev->last_active = time(NULL);return ;}int nty_event_add(int epfd, int events, struct ntyevent *ev) {struct epoll_event ep_ev = {0, {0}};ep_ev.data.ptr = ev;ep_ev.events = ev->events = events;int op;if (ev->status == 1) {op = EPOLL_CTL_MOD;} else {op = EPOLL_CTL_ADD;ev->status = 1;}if (epoll_ctl(epfd, op, ev->fd, &ep_ev) < 0) {printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events);return -1;}return 0;
}int nty_event_del(int epfd, struct ntyevent *ev) {struct epoll_event ep_ev = {0, {0}};if (ev->status != 1) {return -1;}ep_ev.data.ptr = ev;ev->status = 0;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &ep_ev);return 0;
}int recv_cb(int fd, int events, void *arg) {struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;struct ntyevent *ev = reactor->events+fd;int len = recv(fd, ev->buffer, BUFFER_LENGTH, 0);nty_event_del(reactor->epfd, ev);if (len > 0) {ev->length = len;ev->buffer[len] = '\0';printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buffer);nty_event_set(ev, fd, send_cb, reactor);nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLOUT, ev);} else if (len == 0) {close(ev->fd);printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-reactor->events);} else {close(ev->fd);printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));}return len;
}int send_cb(int fd, int events, void *arg) {struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;struct ntyevent *ev = reactor->events+fd;int len = send(fd, ev->buffer, ev->length, 0);if (len > 0) {printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buffer);nty_event_del(reactor->epfd, ev);nty_event_set(ev, fd, recv_cb, reactor);nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, ev);} else {close(ev->fd);nty_event_del(reactor->epfd, ev);printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));}return len;
}int accept_cb(int fd, int events, void *arg) {struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;if (reactor == NULL) return -1;struct sockaddr_in client_addr;socklen_t len = sizeof(client_addr);int clientfd;if ((clientfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len)) == -1) {if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {}printf("accept: %s\n", strerror(errno));return -1;}int i = 0;do {
#if 0for (i = 0;i < MAX_EPOLL_EVENTS;i ++) {if (reactor->events[i].status == 0) {break;}}if (i == MAX_EPOLL_EVENTS) {printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EPOLL_EVENTS);break;}
#endifint flag = 0;if ((flag = fcntl(clientfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) {printf("%s: fcntl nonblocking failed, %d\n", __func__, MAX_EPOLL_EVENTS);break;}//监听回调的本质就是往反应堆里添加连接的反应物，然后指定连接的回调函数recv_cbnty_event_set(&reactor->events[clientfd], clientfd, recv_cb, reactor);nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, &reactor->events[clientfd]);} while (0);printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), reactor->events[i].last_active, i);return 0;}int init_sock(short port) {int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port = htons(port);bind(fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));if (listen(fd, 20) < 0) {printf("listen failed : %s\n", strerror(errno));}printf("listen port : %d\n", port);return fd;
}int ntyreactor_init(struct ntyreactor *reactor) {if (reactor == NULL) return -1;memset(reactor, 0, sizeof(struct ntyreactor));reactor->epfd = epoll_create(1);if (reactor->epfd <= 0) {printf("create epfd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));return -2;}reactor->events = (struct ntyevent*)malloc((MAX_EPOLL_EVENTS) * sizeof(struct ntyevent));if (reactor->events == NULL) {printf("create epfd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));close(reactor->epfd);return -3;}
}int ntyreactor_destory(struct ntyreactor *reactor) {close(reactor->epfd);free(reactor->events);}/*
往反应堆里太你家监听反应物，并指定反应物的回调函数accept_cb
*/
int ntyreactor_addlistener(struct ntyreactor *reactor, int sockfd, NCALLBACK *acceptor) {if (reactor == NULL) return -1;if (reactor->events == NULL) return -1;nty_event_set(&reactor->events[sockfd], sockfd, acceptor, reactor);nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, &reactor->events[sockfd]);return 0;
}//反应堆的运行函数，就是不断从反应堆里取出反应物，调用它们的回调函数.
int ntyreactor_run(struct ntyreactor *reactor) {if (reactor == NULL) return -1;if (reactor->epfd < 0) return -1;if (reactor->events == NULL) return -1;struct epoll_event events[MAX_EPOLL_ITEM];int checkpos = 0, i;while (1) {
#if 0long now = time(NULL);for (i = 0;i < 100;i ++, checkpos ++) {if (checkpos == MAX_EPOLL_EVENTS) {checkpos = 0;}if (reactor->events[checkpos].status != 1) {continue;}long duration = now - reactor->events[checkpos].last_active;if (duration >= 60) {close(reactor->events[checkpos].fd);printf("[fd=%d] timeout\n", reactor->events[checkpos].fd);nty_event_del(reactor->epfd, &reactor->events[checkpos]);}}
#endifint nready = epoll_wait(reactor->epfd, events, MAX_EPOLL_ITEM, 1000);if (nready < 0) {printf("epoll_wait error, exit\n");continue;}for (i = 0;i < nready;i ++) {struct ntyevent *ev = (struct ntyevent*)events[i].data.ptr;if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) {ev->callback(ev->fd, events[i].events, ev->arg);}if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) {ev->callback(ev->fd, events[i].events, ev->arg);}}}
}int main(int argc, char *argv[]) {unsigned short port = SERVER_PORT;if (argc == 2) {port = atoi(argv[1]);}struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)malloc(sizeof(struct ntyreactor));//初始化反应堆ntyreactor_init(reactor);int listenfd[LISTEN_PORT_COUNT] = {0};int i = 0;/*监听100个端口，因为每一个端口对应的文件描述符是1024个，这个可以去搜索一下Linux网络能力相关的知识*///将监听端口的fd都放在反应堆里，后续连接也放在反应堆里for (i = 0;i < LISTEN_PORT_COUNT;i ++) {listenfd[i] = init_sock(port+i);ntyreactor_addlistener(reactor, listenfd[i], accept_cb);}//运行反应堆，开始反应堆里只有监听的fd，当有连接过来就会往反应堆里加入新的fd，最后能达到上百万的连接ntyreactor_run(reactor);ntyreactor_destory(reactor);for (i = 0;i < LISTEN_PORT_COUNT;i ++) {close(listenfd[i]);}return 0;
}

2、单reactor多线程模型

一句话总结就是，一个反应堆，负责处理反应，把反应封装成任务交给线程池去处理读写，这样的效率适合一些每一个连接业务比较复杂的情况，把处理连接的耗时操作在分出来，提升反应堆的处理速度。

3、多reactor多线程模式

第三种模型比起第二种模型，是将Reactor分成两部分，

1. mainReactor负责监听server socket，用来处理新连接的建立，将建立的socketChannel指定注册给subReactor。
2. subReactor维护自己的selector, 基于mainReactor 注册的socketChannel多路分离IO读写事件，读写网 络数据，对业务处理的功能，另其扔给worker线程池来完成。

总结

Reactor模式可以支撑起百万计的并发，再加上多线程，它是非常优秀的网络服务器架构基础模型，当然可能还有更牛逼的优化手段，我的能力就在这里了。

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想要给大家录个代码讲解的小视频，无奈我暂时不会上传，希望大家有问题多多提问。