Libevent源码深度剖析之二：Rector模型

转自：https://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/4957744

前面讲到，整个libevent本身就是一个Reactor，因此本节将专门对Reactor模式进行必要的介绍，并列出libevnet中的几个重要组件和Reactor的对应关系，在后面的章节中可能还会提到本节介绍的基本概念。

2.1 Reactor的事件处理机制

首先来回想一下普通函数调用的机制：

程序调用某函数；
函数执行，程序等待；
函数将结果和控制权返回给程序；
程序继续处理。

Reactor释义“反应堆”，是一种事件驱动机制。和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个API完成处理，而是恰恰相反，Reactor逆置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到Reactor上，如果相应的事件发生，Reactor将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。使用Libevent也是向Libevent框架注册相应的事件和回调函数；当这些事件发生时，Libevent会调用这些回调函数处理相应的事件（I/O读写、定时和信号）。

用“好莱坞原则”来形容Reactor再合适不过了：++不要打电话给我们，我们会打电话通知你！++

举个例子：你去应聘某xx公司，面试结束后。“普通函数调用机制”公司HR比较懒，不会记你的联系方式，那怎么办呢，你只能面试完后自己打电话去问结果；有没有被录取啊，还是被据了；“Reactor”公司HR就记下了你的联系方式，结果出来后会主动打电话通知你：有没有被录取啊，还是被据了；你不用自己打电话去问结果，事实上也不能，你没有HR的联系方式。

2.2 Reactor模式的特点

Reactor模式是编写高性能网络服务器的必备技术之一，它具有如下的优点：

响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然Reactor本身依然是同步的；
编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销；
可扩展性，可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源；
可复用性，reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性。

2.3 Reactor模式框架

使用Reactor模型，必备的几个组件：事件源、Reactor框架、多路复用机制和事件处理程序。先来看看Reactor模型的整体框架，接下来再对每个组件做逐一说明。

image

1.事件源

Linux上是文件描述符，Windows上就是Socket或者Handle了，这里统一称为“句柄集”；程序在指定的句柄上注册关心的事件，比如I/O事件。

2.event demultiplexer——事件多路分发机制

由操作系统提供的I/O多路复用机制，比如select和epoll。程序首先将其关心的句柄（事件源）及其事件注册到event demultiplexer上；当有事件到达时，event demultiplexer会发出通知“在已经注册的句柄集中，一个或多个句柄的事件已经就绪”；程序收到通知后，就可以在非阻塞的情况下对事件进行处理了。

对应到libevent中，依然是select、poll、epoll等，但是libevent使用结构体eventop进行了封装，以统一的接口来支持这些I/O多路复用机制，达到了对外隐藏底层系统机制的目的。

3.Reactor——反应器

Reactor是事件管理的接口，内部使用event demultiplexer注册、注销事件；并运行事件循环，当有事件进入“就绪”状态时，调用注册事件的回调函数处理事件。

对应到libevent中，就是event_base结构体。一个典型的Reactor声明方式：

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——事件处理程序

事件处理程序提供了一组接口，每个接口对应了一种类型的事件，供Reactor在相应的事件发生时调用，执行相应的事件处理。通常它会绑定一个有效的句柄。

对应到libevent中，就是event结构体。下面是两种典型的Event Handler类声明方式，二者互有优缺点。

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;  
    // ...  
};

2.4 Reactor事件处理流程

前面说过Reactor将事件流“逆置”了，那么使用Reactor模式后，事件控制流是什么样子呢？可以参见下面的序列图。