大家好，我是大明哥。

上篇文章我們分析了高性能 IO模型Reactor模式，了解了什么是Reactor 模式以及它的三種常見的模式，這篇文章，大明再介紹另外一種高性能IO模型：Proactor。

為什么是 Proactor 模式

上篇文章 【死磕 NIO】— Reactor 模式就一定意味著高性能嗎？大明哥分析了 Reactor模式，我們知道Reactor性能確實非常高，適合高并發(fā)場景，但是它依然存在一個問題，那就是它是 同步IO。同步IO會有一個什么問題呢？同步IO需要線程自己等待內(nèi)核準備好數(shù)據(jù)，在內(nèi)核準備數(shù)據(jù)的過程中，當前線程是阻塞的，這樣就會導致如果某個線程因為讀取IO的時間過長（比如讀取文件、寫文件），則它勢必會影響其他線程的執(zhí)行。如果對 同步IO、 異步IO 不了解的同學，可以看如下兩篇文章：

• 【死磕NIO】— 阻塞、非阻塞、同步、異步，傻傻分不清楚

• 【死磕NIO】— 阻塞IO，非阻塞IO，IO復用，信號驅(qū)動IO，異步IO，這你真的分的清楚嗎？

既然 同步IO有缺陷，那我們是不是可以調(diào)整為 異步IO呢？完全可以，這就是 Proactor 模式。

什么是 Proactor 模式

Proactor 模式整體與Reactor 模式一致，區(qū)別就在于Proactor模式將所有I/O操作都交給主線程和內(nèi)核來處理，工作線程僅僅負責業(yè)務邏輯。模型如下：

• Procator Initiator：負責創(chuàng)建Handler和Procator，并將Procator和Handler都通過Asynchronous operation processor注冊到內(nèi)核。

• Handler：執(zhí)行業(yè)務流程的業(yè)務處理器。

• Asynchronous operation processor：負責處理注冊請求，并完成IO操作。完成IO操作后會通知Procator。

• Procator：根據(jù)不同的事件類型回調(diào)不同的handler進行業(yè)務處理。

這里需要注意的是：Proactor關(guān)注的不是就緒事件，而是完成事件，這是區(qū)分Reactor模式的關(guān)鍵點。

然而可惜的是，Linux下的異步 I/O 是不完善的，aio 系列函數(shù)是由 POSIX 定義的異步操作接口，不是真正的操作系統(tǒng)級別支持的，而是在用戶空間模擬出來的異步，并且僅僅支持基于本地文件的 aio 異步操作，網(wǎng)絡編程中的 socket是不支持的，這也使得基于 Linux 的高性能網(wǎng)絡程序都是使用 Reactor 方案。

而 Windows 里實現(xiàn)了一套完整的支持 socket 的異步編程接口，這套接口就是 IOCP，是由操作系統(tǒng)級別實現(xiàn)的異步 I/O，真正意義上異步 I/O，因此在 Windows 里實現(xiàn)高性能網(wǎng)絡程序可以使用效率更高的 Proactor 方案。

優(yōu)缺點

• 優(yōu)點

• 性能確實是強大，效率也高

• 缺點

• 復雜。性能好，效率高，東西是好東西，但是使用起來就是復雜。

• 操作系統(tǒng)支持。上面提到過，Linux系統(tǒng)對異步IO支持不是很好，不是很完善

Proactor 模式與Reactor 模式

Proactor模式與Reactor模式 的區(qū)別有如下幾點：

• Reactor 模式注冊的是文件描述符的就緒事件。當Reactor 模式有事件發(fā)生時，它需要判斷當前事件是讀事件還是寫事件，然后在調(diào)用系統(tǒng)的read或者write將數(shù)據(jù)從內(nèi)核中拷貝到用戶數(shù)據(jù)區(qū)，然后進行業(yè)務處理。

• Proactor模式注冊的則是完成事件。即發(fā)起異步操作后，操作系統(tǒng)將在內(nèi)核態(tài)完成I/O并拷貝數(shù)據(jù)到用戶提供的緩沖區(qū)中，完成后通知Proactor進行回調(diào)，用戶只需要處理后續(xù)的業(yè)務即可。

• Reactor模式實現(xiàn)同步I/O多路分發(fā)

• Proactor模式實現(xiàn)異步I/O分發(fā)。

在 Linux 操作系統(tǒng)下實現(xiàn)高并發(fā)網(wǎng)絡編程依然以Reactor 模式為主。

參考資料

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/95662364