ACE反应器(Reactor)模式(1)

1. ACE反应器框架简介

反应器（Reactor）：用于事件多路分离和分派的体系结构模式

通常的，对一个文件描述符指定的文件或设备,有两种工作方式: 阻塞与非阻塞。所谓阻塞方式的意思是指,当试图对该文件描述符进行读写时,如果当时没有东西可读,或者暂时不可写,程序就进入等待状态,直到有东西可读或者可写为止。而对于非阻塞状态,如果没有东西可读,或者不可写,读写函数马上返回,而不会等待。

在前面的章节中提到的Tcp通信的例子中，就是采用的阻塞式的工作方式：当接收tcp数据时，如果远 端没有数据可以读，则会一直阻塞到读到需要的数据为止。这种方式的传输和传统的被动方法的调用类似，非常直观，并且简单有效，但是同样也存在一个效率问 题，如果你是开发一个面对着数千个连接的服务器程序，对每一个客户端都采用阻塞的方式通信，如果存在某个非常耗时的读写操作时，其它的客户端通信将无法响 应，效率非常低下。

一种常用做法是：每建立一个Socket连接时，同时创建一个新线程对该Socket进行单独通信 （采用阻塞的方式通信）。这种方式具有很高的响应速度，并且控制起来也很简单，在连接数较少的时候非常有效，但是如果对每一个连接都产生一个线程的无疑是 对系统资源的一种浪费，如果连接数较多将会出现资源不足的情况。

另一种较高效的做法是：服务器端保存一个Socket连接列表，然后对这个列表进行轮询，如果发现某 个Socket端口上有数据可读时（读就绪），则调用该socket连接的相应读操作；如果发现某个Socket端口上有数据可写时（写就绪），则调用该 socket连接的相应写操作；如果某个端口的Socket连接已经中断，则调用相应的析构方法关闭该端口。这样能充分利用服务器资源，效率得到了很大提 高。

在Socket编程中就可以通过select等相关API实现这一方式。但直接用这些API控制起来比较麻烦，并且也难以控制和移植，在ACE中可以通过Reactor模式简化这一开发过程。

反应器本质上提供一组更高级的编程抽象，简化了事件驱动的分布式应用的设计和实现。除此而外，反应器还将若干不同种类的事件的多路分离集成到易于使用的API中。特别地，反应器对基于定时器的事件、信号事件、基于I/O端口监控的事件和用户定义的通知进行统一地处理。

ACE中的反应器与若干内部和外部组件协同工作。其基本概念是反应器框架检测事件的发生（通过在OS 事件多路分离接口上进行侦听），并发出对预登记事件处理器（event handler）对象中的方法的"回调"（callback）。该方法由应用开发者实现，其中含有应用处理此事件的特定代码。

使用ACE的反应器，只需如下几步：

创建事件处理器，以处理他所感兴趣的某事件。 在反应器上登记，通知说他有兴趣处理某事件，同时传递他想要用以处理此事件的事件处理器的指针给反应器。 随后反应器框架将自动地：

在内部维护一些表，将不同的事件类型与事件处理器对象关联起来。 在用户已登记的某个事件发生时，反应器发出对处理器中相应方法的回调。 反应器模式在ACE中被实现为ACE_Reactor类，它提供反应器框架的功能接口。

如上面所提到的，反应器将事件处理器对象作为服务提供者使用。反应器内部记录某个事件处理器的特定事件的相关回调方法。当这些事件发生时，反应器会创建这种事件和相应的事件处理器的关联。

事件处理器 事件处理器就是需要通过轮询发生事件改变的对象列表中的对象，如在上面的例子中就是连接的客户端，每个客户端都可以看成一个事件处理器。 回调事件 就是反应器支持的事件，如Socket读就绪，写就绪。拿上面的例子来说，如果某个客户端（事件处理器）在反应器中注册了读就绪事件，当客户端给服务器发送一条消息的时候，就会触发这个客户端的数据可读的回调函数。 在反应器框架中，所有应用特有的事件处理器都必须由ACE_Event_Handler的抽象接口类派生。可以通过重载相应的"handle_"方法实现相关的回调方法。

使用ACE_Reactor基本上有三个步骤：

创建ACE_Event_Handler的子类，并在其中实现适当的"handle_"方法，以处理你想要此事件处理器为之服务的事件类型。 通过调用反应器对象的register_handler()，将你的事件处理器登记到反应器。 在事件发生时，反应器将自动回调相应的事件处理器对象的适当的handle_"方法。 下面我就以一个Socket客户端的例子为例简单的说明反应器的基本用法。

#include <ace/OS.h>#include <ace/Reactor.h>#include <ace/SOCK_Connector.h>

#include <string>#include <iostream>using namespace std;

class MyClient:public ACE_Event_Handler { public: bool open() { ACE_SOCK_Connector connector; ACE_INET_Addr addr(3000,"127.0.0.1"); ACE_Time_Value timeout(5,0); if(connector.connect(peer,addr,&timeout) != 0) { cout<<endl<<"connecetd fail"; return false; } ACE_Reactor::instance()->register_handler(this,ACE_Event_Handler::READ_MASK); cout<<endl<<"connecetd "; return true; }

ACE_HANDLE get_handle(void) const { return peer.get_handle(); }

int handle_input (ACE_HANDLE fd) { int rev=0; ACE_Time_Value timeout(5,0); if((rev=peer.recv(buffer,1000,&timeout))>0) { buffer[rev]='/0'; cout<<endl<<"rev:/t"<<buffer<<endl; } return 3; }

private: ACE_SOCK_Stream peer; char buffer[1024]; };

int main(int argc,char *argv[]) { MyClient client; client.open();

while(true) { ACE_Reactor::instance()->handle_events(); }

return 0; }

在这个例子中，客户端连接上服务器后，通过ACE_Reactor::instance()- >register_handler(this,ACE_Event_Handler::READ_MASK)注册了一个读就绪的回调函数，当服务 器端给客户端发消息的时候，会自动触发handle_input()函数，将接收到的信息打印出来。

这个例子只是为了演示反应器的基本用法，并不完善，我将在下一节中对如何在Socket通信中使用反应器做进一步的介绍。