Reactor,Proactor,Actor网络模型

2024-03-12 21:52

本文主要是介绍Reactor,Proactor,Actor网络模型,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Reactor,Proactor,Actor_reactor actor-CSDN博客

Actor模型是一种并发编程模型,它定义了计算单元的行为,这些计算单元被称为Actors。Actors通过消息传递进行通信,它们之间相互隔离,不共享内存。Actors模型的核心概念包括:

  1. 消息传递:Actors通过接收和发送消息来执行计算和通信。消息传递是Actors之间唯一的交互方式,这使得Actors具有高度的解耦性和并行性。

  2. 状态管理:Actors管理自己的状态,这些状态由Actors自己维护,避免了在并发环境下使用锁和内存原子性操作的问题。

  3. 异步性:Actors是异步的,它们不等待消息被接收,而是继续执行其他操作。这种异步性使得Actors能够并发执行,而不需要同步机制。

  4. 并发实体:Actors可以被视为应用级别的线程,它们在用户空间实现,不共享操作系统级别的资源,如锁和内存。

  5. 事件驱动:Actors的事件处理依赖于线程(队列、池),但它们本身是独立的,不会因为线程的调度而阻塞。

Actors模型在不同的编程语言中有不同的实现,例如在Erlang中,Actors通过OTP(Erlang OTP)得到广泛应用。在Java中,Akka是一个实现Actors模型的框架。Actors模型的应用场景包括但不限于分布式计算、消息队列和微服务架构。

总结来说,Actors模型是一种基于消息传递的并发编程模型,它强调异步性、并发实体和事件驱动,适用于需要高度解耦和并行的计算场景。12

浅析并发编程模型——Actor模型 (qq.com)

Actor模型的基础就是消息传递,一个Actor模型可以认为是一个基本的计算单元,它能接收消息并基于消息执行运算,也可以发送消息给其他Actor模型。各个Actor模型之间相互隔离,不共享内存。

Actor模型本身封装了状态和行为,在进行并发编程时,Actor模型只需要关注消息和其本身。而消息是一个不可变对象,所以Actor模型不需要去关注锁和内存原子性等一系列多线程常见的问题。

Actor模型由状态(State)、行为(Behavior)和邮箱(MailBox,可以认为是一个消息队列)三部分组成:

2.1 Reactor:
主动模式。所谓主动,是指应用程序不断轮询,询问操作系统或者网络框架,IO是否就绪。Linux系统下的select、poll和epoll属于主动模式,需要应用程序中有一个循环一直轮询;Java中的NIO也属于这种模式。在这种模式下,实际的IO操作还是应用程序执行的。
流程:
1 向事件分发器注册事件回调
2 事件发生
4 事件分发器调用之前注册的函数
4 在回调函数中读取数据,对数据进行后续处理
Reactor模型实例:libevent,Redis、ACE

2.2 Proactor:
被动模式。应用程序把read和write函数操作全部交给操作系统或者网络框架,实际的IO操作由操作系统或网络框架完成后,之后再回调应用程序。asio库就是典型的Proactor模式。
异步IO就是Proactor模式。
流程:
1 向事件分发器注册事件回调
2 事件发生
3 操作系统读取数据,并放入应用缓冲区,然后通知事件分发器
4 事件分发器调用之前注册的函数
5 在回调函数中对数据进行后续处理
Preactor模型实例:ASIO

2.3 Reactor和Proactor的主要区别:
reactor和proactor的主要区别是,前者应用在回调函数中读取数据,然后进行后续的数据处理;而后者数据读取有操作系统完成,回调函数制作数据处理。Proactor是异步,Reactor是同步阻塞。

主动和被动
以主动写为例:
Reactor将handle放到select(),等待可写就绪,然后调用write()写入数据;写完处理后续逻辑;
Proactor调用aoi_write后立刻返回,由内核负责写操作,写完后调用相应的回调函数处理后续逻辑;

可以看出,Reactor被动的等待指示事件的到来并做出反应;它有一个等待的过程,做什么都要先放入到监听事件集合中等待handler可用时再进行操作;
Proactor直接调用异步读写操作,调用完后立刻返回;

实现
Reactor实现了一个被动的事件分离和分发模型,服务等待请求事件的到来,再通过不受间断的同步处理事件,从而做出反应;

Proactor实现了一个主动的事件分离和分发模型;这种设计允许多个任务并发的执行,从而提高吞吐量;并可执行耗时长的任务(各个任务间互不影响)

优点
Reactor实现相对简单,对于耗时短的处理场景处理高效;
操作系统可以在多个事件源上等待,并且避免了多线程编程相关的性能开销和编程复杂性;
事件的串行化对应用是透明的,可以顺序的同步执行而不需要加锁;
事务分离:将与应用无关的多路分解和分配机制和与应用相关的回调函数分离开来,

Proactor性能更高,能够处理耗时长的并发场景;

缺点
Reactor处理耗时长的操作会造成事件分发的阻塞,影响到后续事件的处理;

Proactor实现逻辑复杂;依赖操作系统对异步的支持,目前实现了纯异步操作的操作系统少,实现优秀的如windows IOCP,但由于其windows系统用于服务器的局限性,目前应用范围较小;而Unix/Linux系统对纯异步的支持有限,应用事件驱动的主流还是通过select/epoll来实现;

适用场景
Reactor:同时接收多个服务请求,并且依次同步的处理它们的事件驱动程序;
Proactor:异步接收和同时处理多个服务请求的事件驱动程序;

2.4 Actor:
Actor模型被称为高并发事务的终极解决方案,
实体之通过消息通讯,各自处理自己的数据,能够实现这并行。
actor模型实例:skynet,Erlang

Actor模型是一个概念模型,用于处理并发计算。它定义了一系列系统组件应该如何动作和交互的通用规则,最著名的使用这套规则的编程语言是Erlang。

一个Actor指的是一个最基本的计算单元。它能接收一个消息并且基于其执行计算。

这个理念很像面向对象语言,一个对象接收一条消息(方法调用),然后根据接收的消息做事(调用了哪个方法)。

Actors一大重要特征在于actors之间相互隔离,它们并不互相共享内存。这点区别于上述的对象。也就是说,一个actor能维持一个私有的状态,并且这个状态不可能被另一个actor所改变。

思路方向:

其实无论是使用数据库锁 还是多线程,这里有一个共同思路,就是将数据喂给线程,就如同计算机是一套加工流水线,数据作为原材料投入这个流水线的开始,流水线出来后就是成品,这套模式的前提是数据是被动的,自身不复杂,没有自身业务逻辑要求。适合大数据处理或互联网网站应用等等。

但是如果数据自身要求有严格的一致性,也就是事务机制,数据就不能被动被加工,要让数据自己有行为能力保护实现自己的一致性,就像孩子小的时候可以任由爸妈怎么照顾关心都可以,但是如果孩子长大有自己的思想和要求,他就可能不喜欢被爸妈照顾,他要求自己通过行动实现自己的要求。

数据也是如此。

只有我们改变思路,让数据自己有行为维护自己的一致性,才能真正安全实现真正的事务。

我们可以看到

Actor模型=数据+行为+消息。

Actor模型内部的状态由自己的行为维护,外部线程不能直接调用对象的行为,必须通过消息才能激发行为,这样就保证Actor内部数据只有被自己修改。

这篇关于Reactor,Proactor,Actor网络模型的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/802693

相关文章

Linux系统配置NAT网络模式的详细步骤(附图文)

《Linux系统配置NAT网络模式的详细步骤(附图文)》本文详细指导如何在VMware环境下配置NAT网络模式,包括设置主机和虚拟机的IP地址、网关,以及针对Linux和Windows系统的具体步骤,... 目录一、配置NAT网络模式二、设置虚拟机交换机网关2.1 打开虚拟机2.2 管理员授权2.3 设置子

揭秘Python Socket网络编程的7种硬核用法

《揭秘PythonSocket网络编程的7种硬核用法》Socket不仅能做聊天室,还能干一大堆硬核操作,这篇文章就带大家看看Python网络编程的7种超实用玩法,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起... 目录1.端口扫描器:探测开放端口2.简易 HTTP 服务器:10 秒搭个网页3.局域网游戏:多人联机对战4.

Java的IO模型、Netty原理解析

《Java的IO模型、Netty原理解析》Java的I/O是以流的方式进行数据输入输出的,Java的类库涉及很多领域的IO内容:标准的输入输出,文件的操作、网络上的数据传输流、字符串流、对象流等,这篇... 目录1.什么是IO2.同步与异步、阻塞与非阻塞3.三种IO模型BIO(blocking I/O)NI

基于Flask框架添加多个AI模型的API并进行交互

《基于Flask框架添加多个AI模型的API并进行交互》:本文主要介绍如何基于Flask框架开发AI模型API管理系统,允许用户添加、删除不同AI模型的API密钥,感兴趣的可以了解下... 目录1. 概述2. 后端代码说明2.1 依赖库导入2.2 应用初始化2.3 API 存储字典2.4 路由函数2.5 应

SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解

《SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解》OkHttp是一个高效的HTTP客户端,支持同步和异步请求,且具备自动处理cookie、缓存和连接池等高级功能,下面我们来看看SpringB... 目录一、OkHttp 简介二、在 Spring Boot 中集成 OkHttp三、封装 OkHttp

Linux系统之主机网络配置方式

《Linux系统之主机网络配置方式》:本文主要介绍Linux系统之主机网络配置方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、查看主机的网络参数1、查看主机名2、查看IP地址3、查看网关4、查看DNS二、配置网卡1、修改网卡配置文件2、nmcli工具【通用

使用Python高效获取网络数据的操作指南

《使用Python高效获取网络数据的操作指南》网络爬虫是一种自动化程序,用于访问和提取网站上的数据,Python是进行网络爬虫开发的理想语言,拥有丰富的库和工具,使得编写和维护爬虫变得简单高效,本文将... 目录网络爬虫的基本概念常用库介绍安装库Requests和BeautifulSoup爬虫开发发送请求解

C#集成DeepSeek模型实现AI私有化的流程步骤(本地部署与API调用教程)

《C#集成DeepSeek模型实现AI私有化的流程步骤(本地部署与API调用教程)》本文主要介绍了C#集成DeepSeek模型实现AI私有化的方法,包括搭建基础环境,如安装Ollama和下载DeepS... 目录前言搭建基础环境1、安装 Ollama2、下载 DeepSeek R1 模型客户端 ChatBo

SpringBoot快速接入OpenAI大模型的方法(JDK8)

《SpringBoot快速接入OpenAI大模型的方法(JDK8)》本文介绍了如何使用AI4J快速接入OpenAI大模型,并展示了如何实现流式与非流式的输出,以及对函数调用的使用,AI4J支持JDK8... 目录使用AI4J快速接入OpenAI大模型介绍AI4J-github快速使用创建SpringBoot

如何通过海康威视设备网络SDK进行Java二次开发摄像头车牌识别详解

《如何通过海康威视设备网络SDK进行Java二次开发摄像头车牌识别详解》:本文主要介绍如何通过海康威视设备网络SDK进行Java二次开发摄像头车牌识别的相关资料,描述了如何使用海康威视设备网络SD... 目录前言开发流程问题和解决方案dll库加载不到的问题老旧版本sdk不兼容的问题关键实现流程总结前言作为