libevent学习之七：Reactor模式

学习libevent有助于提升程序设计功力，除了网络程序设计方面外，libevent的代码里有很多有用的设计技巧和基础数据结构，比如信息隐藏、函数指针、c语言的多态支持、链表和堆等等，都有助于提升自身的程序功力。
       程序设计不止要了解框架，很多细节之处恰恰也是事关整个系统成败的关键。只对libevent本身的框架大概了解，那或许仅仅是一知半解，不深入代码分析，就难以了解其设计的精巧之处，也就难以为自己所用。
       事实上libevent本身就是一个典型的Reactor模型，理解Reactor模式是理解libevent的基石。因此本篇将介绍典型的事件驱动设计模式——Reactor模式，并列出libevnet中的几个重要组件和Reactor的对应关系。
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也就是向libevent框架注册相应的事件和回调函数；当这些事件发声时，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的留联系方式。
2 Reactor模式的优点
        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：
1）响应快，不必为单个同步事件所阻塞，虽然Reactor本身依然是同步的；
2）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；
3）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；

4）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。

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。

1）handle——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，在libevent中有三种类型的事件：定时器事件(time event)、信号事件(signal event)和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会发出通知事件处理程序“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。

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。

4 Reactor事件处理流程