操作系统面试题, 到底什么是 Reactor?

Step 1

Q:: 什么是Reactor模式？

A:: Reactor模式是一种事件驱动的设计模式，常用于处理多任务、多事件的并发情况。它通过将事件的处理与实际的事件源分离，来提升系统的并发处理能力。Reactor模式主要由三个部分组成：事件源、事件多路分离器（Reactor）和事件处理器。事件源产生事件，Reactor负责监听事件并分发给对应的事件处理器，事件处理器则执行相应的业务逻辑。

Step 2

Q:: Reactor模式与Proactor模式的区别是什么？

A:: Reactor模式与Proactor模式都是用于处理并发事件的设计模式。Reactor模式是同步非阻塞的，事件处理器处理事件时会主动等待事件发生，而Proactor模式是异步非阻塞的，事件处理器处理事件时不会等待，而是由操作系统或框架通知事件已经处理完成。简言之，Reactor模式中事件处理的发起者是应用程序，而Proactor模式中事件处理的发起者是操作系统或框架。

Step 3

Q:: Reactor模式的主要优点和缺点是什么？

A:: Reactor模式的主要优点包括：1) 高效处理大量并发连接，适合I/O密集型应用；2) 易于扩展，通过添加新的事件处理器可以扩展系统功能。缺点包括：1) 实现较为复杂，需要处理同步和多线程问题；2) 在处理计算密集型任务时表现不佳，适合处理I/O密集型任务。

Step 4

Q:: 在Java中如何实现Reactor模式？

A:: 在Java中，Reactor模式通常通过NIO（Non-blocking I/O）库来实现。Java NIO提供了Selector、Channel和Buffer等类，可以用于构建事件驱动的服务器应用程序。Selector用于监听多个Channel上的事件，Channel用于与操作系统的I/O资源交互，而Buffer用于数据的读写。通过组合使用这些组件，可以实现一个简单的Reactor模式服务器。

Step 5

Q:: 什么时候选择使用Reactor模式而不是多线程或其他并发模式？

A:: Reactor模式适合在高并发且I/O密集型的场景下使用，例如高并发的网络服务器或消息队列系统。在这种场景下，Reactor模式可以通过非阻塞I/O和事件驱动的机制，极大地提高系统的并发处理能力和资源利用率。如果应用程序的主要瓶颈在于CPU计算而不是I/O操作，则应考虑使用多线程或其他并发模式来更好地利用多核处理器的计算能力。