Mina原理及其应用(二)

        从上一次讲的I/O模式中可以看出，效率最高的I/O模式还是异步非阻塞AIO。目前在不同的系统中也有不同的实现方式，Win2k的IOCP、Linux的EPOLL等都是实现AIO的一种编程模型，java也是在jdk1.7版本中加入了异步aio。在不同操作系统上在高并发情况下最好都采用操作系统推荐的方式。

       但是不管是linux下还是java下的实现，都并不是完全的异步，只算是用线程和select模拟异步操作。那下面看一下并发编程模式中的两种IO多路复用模式Reactor与Proactor。

        讲之前先看一下传统的多线程和多路复用两种不同方式，那么对于网络服务底层的socket的操作来说，他们都有的一个共同结构是：

     1. 读取请求Read request
      2. 解析请求Decode request
      3. 处理请求Process service
      4. 编码 Encode reply
      5. 响应Send reply

        多线程模型

       

        在每个线程中完成对数据的处理

        

      

        多路复用模型（reactor模式下的）

       

       

         多路复用模式类似与AWT中的EVENT机制

        

       

       

       Reactor与Proactor这 两个模型属于后者都是用于派发/分离IO操作事件的。这里所谓的IO事件也就是诸如read/write的IO操作。"派发/分离"就是将单独的IO事件通知到上层模块。两个模式不同的地方在于，Proactor用于异步IO，而Reactor用于同步IO。

      两个模式的相同点，都是对某个IO事件的事件通知(即告诉某个模块，这个IO操作可以进行或已经完成)。在结构上，两者也有相同点：分发器负责提交IO操作(异步)、查询设备是否可操作(同步)，然后当条件满足时，就回调handler。不同点在于，异步情况下(Proactor)，当回调handler时，表示IO操作已经完成；同步情况下(Reactor)，回调handler时，表示IO设备可以进行某个操作(can read or can write)，handler这个时候开始提交操作。

      在Reactor中，事件分离器负责等待文件描述符或socket为读写操作准备就绪，然后将就绪事件传递给对应的处理器，最后由处理器负责完成实际的读写工作。而在Proactor模式中，处理器--或者兼任处理器的事件分离器，只负责发起异步读写操作。IO操作本身由操作系统来完成。传递给操作系统的参数需要包括用户定义的数据缓冲区地址和数据大小，操作系统才能从中得到写出操作所需数据，或写入从socket读到的数据。事件分离器捕获IO操作完成事件，然后将事件传递给对应处理器。比如，在windows上，处理器发起一个异步IO操作，再由事件分离器等待IOCompletion事件。典型的异步模式实现，都建立在操作系统支持异步API的基础之上，我们将这种实现称为“系统级”异步或“真”异步，因为应用程序完全依赖操作系统执行真正的IO工作。
举个例子，将有助于理解Reactor与Proactor二者的差异，以读操作为例（类操作类似）。
在Reactor中实现读：
- 注册读就绪事件和相应的事件处理器
- 事件分离器等待事件
- 事件到来，激活分离器，分离器调用事件对应的处理器。
- 事件处理器完成实际的读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。
与如下Proactor（真异步）中的读过程比较：
- 处理器发起异步读操作（注意：操作系统必须支持异步IO）。在这种情况下，处理器无视IO就绪事件，它关注的是完成事件。
- 事件分离器等待操作完成事件
- 在分离器等待过程中，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成。
- 事件分离器呼唤处理器。
- 事件处理器处理用户自定义缓冲区中的数据，然后启动一个新的异步操作，并将控制权返回事件分离器。

参考自：两种高性能I/O设计模式比较  http://www.artima.com/articles/io_design_patterns2.html