Reactor模型通过事件循环监听多个socket，使用epoll实现I/O多路复用，核心组件包括事件分发器、反应器和事件处理器，结合示例展示了高并发服务器中事件注册与回调处理机制。
在C++网络编程中，Reactor模型是一种高效的I/O多路复用设计模式，适用于高并发的服务器程序。它通过一个事件循环监听多个文件描述符（如socket），当某个描述符就绪时（可读、可写或出错），触发对应的事件处理器进行处理。
Reactor模型核心组件
一个典型的Reactor模型包含以下几个关键部分：
EventDemultiplexer（事件多路分发器）：通常是epoll（Linux）、kqueue（BSD/macOS）或select/poll，用于监听多个socket的事件。 Reactor（反应器）：运行事件循环，调用事件分发器等待事件，并将就绪的事件分发给注册的事件处理器。 EventHandler（事件处理器）：用户定义的回调对象，包含handle_read、handle_write等接口，由Reactor在事件发生时调用。 ConcreteEventHandler：具体实现，比如处理客户端连接、接收数据等。
使用epoll实现简易Reactor
下面是一个基于Linux epoll 的简化版Reactor模型实现，展示基本结构和流程。
// reactor.h
#include #include #include #include class Reactor {public: using EventCallback = std::function; Reactor(); ~Reactor(); // 注册可读事件 void register_read(int fd, EventCallback cb); // 注册可写事件 void register_write(int fd, EventCallback cb); // 移除事件 void remove(int fd); // 事件循环 void run();private: int epoll_fd_; std::unordered_map read_callbacks_; std::unordered_map write_callbacks_;};
// reactor.cpp
#include "reactor.h"#include #include #include Reactor::Reactor() { epoll_fd_ = epoll_create1(0); if (epoll_fd_ == -1) { perror("epoll_create1"); exit(1); }}Reactor::~Reactor() { close(epoll_fd_);}void Reactor::register_read(int fd, EventCallback cb) { read_callbacks_[fd] = cb; struct epoll_event ev; ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发 ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);}void Reactor::register_write(int fd, EventCallback cb) { write_callbacks_[fd] = cb; struct epoll_event ev; ev.events = EPOLLOUT | EPOLLET; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);}void Reactor::remove(int fd) { read_callbacks_.erase(fd); write_callbacks_.erase(fd); epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_DEL, fd, nullptr); close(fd);}void Reactor::run() { const int MAX_EVENTS = 10; struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; while (true) { int n = epoll_wait(epoll_fd_, events, MAX_EVENTS, -1); if (n == -1) { perror("epoll_wait"); break; } for (int i = 0; i second(fd); // 调用读回调 } } if (events_mask & EPOLLOUT) { auto it = write_callbacks_.find(fd); if (it != write_callbacks_.end()) { it->second(fd); // 调用写回调 } // 写事件通常处理完后移除，避免反复触发 epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_DEL, fd, nullptr); write_callbacks_.erase(fd); } if (events_mask & (EPOLLERR | EPOLLHUP)) { remove(fd); } } }}
简单TCP服务器示例
使用上面的Reactor创建一个回显服务器：
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#include "reactor.h"#include #include #include int create_server_socket(int port) { int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0); if (sockfd == -1) { perror("socket"); exit(1); } int opt = 1; setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)); sockaddr_in addr{}; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; addr.sin_port = htons(port); if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) { perror("bind"); exit(1); } if (listen(sockfd, SOMAXCONN) == -1) { perror("listen"); exit(1); } return sockfd;}int main() { Reactor reactor; int server_fd = create_server_socket(8888); // 监听新连接 reactor.register_read(server_fd, [&reactor](int fd) { while (true) { sockaddr_in client_addr{}; socklen_t len = sizeof(client_addr); int client_fd = accept4(fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len, SOCK_NONBLOCK); if (client_fd == -1) break; printf("Client connected: %dn", client_fd); // 注册客户端可读事件 reactor.register_read(client_fd, [&reactor](int cfd) { char buf[1024]; ssize_t n = read(cfd, buf, sizeof(buf)); if (n > 0) { write(cfd, buf, n); // 回显 } else { reactor.remove(cfd); // 连接关闭或出错 } }); } }); printf("Server running on port 8888...n"); reactor.run(); return 0;}
关键点说明
这个实现展示了Reactor的基本思想，实际生产中还需考虑以下几点：
使用边缘触发（ET）模式时，必须一次性读完所有数据，否则可能丢失事件。 需要管理缓冲区，支持非阻塞读写。 可以引入Channel类封装fd和事件，提高代码可维护性。 添加定时器机制，支持超时处理。 使用线程池处理耗时操作，避免阻塞事件循环。基本上就这些。Reactor模型是现代高性能网络库的基础，如Netty、libevent、muduo都基于此思想构建。理解其实现有助于深入掌握异步网络编程。
以上就是c++++怎么实现一个Reactor网络模型_C++网络编程中Reactor事件模型实现的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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