以前面试只问多线程，现在都开始问响应式编程了！

看完这篇文章你就能有个大体的了解了。

基本介绍

目前比较流行的编程方法论有函数式编程(functional programming)、响应式编程(reactive programming)等。

函数式编程的代表就是工作流模式，而响应式编程的代表就是reactor模式了。

reactor模式广泛地用于各种RPC框架，例如linux的epoll，redis，netty，kafka等。

事件驱动编程与多线程编程

多线程编程有如下几个缺点:

• 对于共享资源需要使用锁结构 容易造成死锁问题
• 难以Debug
• 多线程破坏了抽象 无法设计出模块化的程序
• 因为锁导致回调无法完成
• 想要得到良好的性能很难
• 线程库不受支持 很多函数不支持线程安全

事件驱动编程有以下几个特点：

• 一个执行流进程: 没有CPU的并发
• 在时间上注册消息(通过回调)
• 事件轮询等待消息, 调用处理器模型
• 时间处理器没有抢断
• 处理器通常是 短生命周期的

两者相比:

• 事件驱动编发编程尽可能的避免 并发, 而多线程编程则倾向于并发：
• 使用事件驱动更加容易调试
• 在单个CPU上时间驱动程序比线程更加快速
• 事件驱动编程更加面向接口编程
• 多线程提供了真正的并发性

Reactor模式就是一种事件驱动编程的模式，也是IO多路复用的基本设计模式。

他有如下几个特点

• Reactor模式中会通过分配适当的handler(处理程序)来响应IO事件，类似与AWT 事件处理线程；
• 每个handler执行非阻塞的操作，类似于AWT ActionListeners 事件监听
• 通过将handler绑定到事件进行管理，类似与AWT addActionListener 添加事件监听；

基本结构如下

• Handles:句柄，标识OS管理的资源.每个连接由socket句柄表示。
• Synchronous Event Demultiplexer：同步事件多路复用器，在句柄集合上阻塞等待事件的发生。
• Initiation Dispatcher：初始分发器，分发事件处理器的接口。
• Event Handler：事件处理器，指定一个由钩子方法组成的接口。
• Concrete Event Handler：具体处理事件的方法

整个流程如下：

• 我们注册Concrete Event Handler到Initiation Dispatcher中。
• Initiation Dispatcher调用每个Event Handler的get_handle接口获取其绑定的Handle。
• Initiation Dispatcher调用handle_events开始事件处理循环。在这里，Initiation Dispatcher会将步骤2获取的所有Handle都收集起来，使用Synchronous Event Demultiplexer来等待这些Handle的事件发生。
• 当某个（或某几个）Handle的事件发生时，Synchronous Event Demultiplexer通知Initiation Dispatcher。
• Initiation Dispatcher根据发生事件的Handle找出所对应的Handler。
• Initiation Dispatcher调用Handler的handle_event方法处理事件。

下面用一个例子来具体说明Reactor模式的运作：

步骤如下：

• 日志服务注册Logging Acceptor 到初始分发器来处理连接请求；
• 日志服务调用初始分发器的handle_events 方法；
• 初始分发器调用同步事件多路复用器的select 方法，等待连接请求或者日志数据的达到；
• 客户端连接到日志服务器；
• 初始分发器通知Logging Acceptor 有新连接达到；
• Logging Acceptor 接受新连接；
• Logging Acceptor 创建一个Logging Handler 来为新客户端服务；
• Logging Handler 将它的socket句柄注册到初始分发器，并且要求，当socket可读时，初始分发器通知它；

Reactor线程模型

单线程模型

多线程模型

基于多个反应器的多线程模型

Reactor模式的应用

redis(单线程模型)

Netty(多Reactor线程多Worker线程模型)

Netty的线程模式就是一个实现了Reactor模式的经典模式。

结构对应：

• NioEventLoop ———— Initiation Dispatcher
• Synchronous EventDemultiplexer ———— Selector
• Evnet Handler ———— ChannelHandle
• rConcreteEventHandler ———— 具体的ChannelHandler的实现

模式对应（Netty服务端使用了“多Reactor多线程模式”）

• mainReactor ———— bossGroup(NioEventLoopGroup) 中的某个NioEventLoop
• subReactor ———— workerGroup(NioEventLoopGroup) 中的某个NioEventLoop
• acceptor ———— ServerBootstrapAcceptor
• ThreadPool ———— 用户自定义线程池

Spring5

2年前 Java 9 发布，其中一个重要的特性就是java.util.concurrent.flow包，它规范了reactive编程中异步非阻塞流处理的背压(back pressure)问题。java8中的stream可以理解为迭代器模式(Iterator)的实现，而reactive可以理解为观察者模式(Observer)的实现。Iterator模式是服务线程去拉(pull)数据，而Observer模式是数据主动推(push)给服务线程，如果服务线程消费的太慢或者说数据推送的太快 就会引起阻塞情况 这种现象就叫做背压，java9推出了reactivestream来规范背压问题的解决方案。在Java 9之后 Spring5也All in了reactive programming，推出spring reactor包。

References

1.John Ousterhout: Why Threads Are A Bad Idea(for most purposes)

2.Douglas C. Schmidt: Reactor An Object Behavioral Pattern for Demultiplexing and Dispatching Handlers for Synchr

3. Doug Lea: Scalable IO in Java

希望能得到您的 关注、评论、转发，谢谢！

私信我“资料”，可以免费获取海量 JAVA技术栈电子书 和 大厂面试题。