事件驱动模型

事件驱动

事件驱动初了解：

通常，我们写服务器处理模型的程序时，有以下几种模型：

　　（1）每收到一个请求，创建一个新的进程，来处理该请求；

　　（2）每收到一个请求，创建一个新的线程，来处理该请求；

　　（3）每收到一个请求，放入一个事件列表，让主进程通过非阻塞I/O方式来处理请求

上面的几种方式，各有千秋，

　　第（1）中方法，由于创建新的进程的开销比较大，所以，会导致服务器性能比较差,但实现比较简单。

　　第（2）种方式，由于要涉及到线程的同步，有可能会面临死锁等问题。

　　第（3）种方式，在写应用程序代码时，逻辑比前面两种都复杂，而这种方式就是事件驱动方式

综合考虑各方面因素，一般普遍认为第（3）种方式是大多数网络服务器采用的方式

事件驱动模型是什么？

目前大部分的UI编程都是事件驱动模型，如很多UI平台都会提供onClick()事件，这个事件就代表鼠标按下事件。事件驱动模型大体思路如下：
　　1. 有一个事件（消息）队列；
　　2. 鼠标按下时，往这个队列中增加一个点击事件（消息）；
　　3. 有个循环，不断从队列取出事件，根据不同的事件，调用不同的函数，如onClick()、onKeyDown()等；
　　4. 事件（消息）一般都各自保存各自的处理函数指针，这样，每个消息都有独立的处理函数；

　　事件驱动模型一般是由事件收集器、事件发送器和事件处理器三部分组成基本单元组成。

一、select库
　　select库是各个版本的linux和windows平台都支持的基本事件驱动模型库，并且在接口的定义上也基本相同，只是部分参数的含义略有差异。
　　使用select库的一般步骤：创建所关注事件的描述集合。对于一个描述符，可以关注其上面的读事件、写事件以及异常发生事件，所以要创建三类事件描述符集合，分别用来收集读事件的描述符、写事件的描述符和异常事件的描述符。
　　其次，调用底层提供的select（）函数，等待事件的发生。select的阻塞与是否设置非阻塞的IO是没有关系的。
　　然后，轮询所有事件描述符集合中的每一个事件描述符，检查是否有响应的时间发生，如果有，则进行处理。
nginx服务器在编译过程中如果没有为其指定其他高性能事件驱动模型库，它将自动编译该库。
可以使用--with-select_module和--without-select_module两个参数，强制nginx是否编译该库。
二、poll库
　　poll库，作为linux平台上的基本事件驱动模型，Windows平台不支持poll库。
　　使用poll库的一般过程是：与select的基本工作方式是相同的，都是先创建一个关注事件的描述符集合，再去等待这些事件的发生，然后在轮询描述符集合，检查有没有事件发生，如果有，就进行处理。
　　与select的主要区别是select需要为读事件、写事件、异常事件分别创建一个描述符的集合，因此在轮询的时候，需要分别轮询这三个集合。而poll库只需创建一个集合，在每个描述符对应的结构上分别设置读事件，写事件和异常事件，最后轮询的时候可以同时检查这三种事件是否发生。是select库优化的实现。
    nginx服务器在编译过程中如果没有为其指定其他高性能事件驱动模型库，它将自动编译该库。可以使用--with-poll_module和--without-poll_module两个参数，强制nginx是否编译该库。

三、epoll库
　   epoll库是Nginx服务器支持的高性能事件之一，它是公认的非常优秀的时间驱动模型，和poll和select有很大的不同，属于poll库的一个变种，他们的处理方式都是创建一个待处理事件列表，然后把这个事件列表发送给内核，返回的时候，再去轮询检查这个列表，以判断事件是否发生。如果这样的描述符在比较多的应用中，效率就显得低下了，epoll是描述符列表的管理交给内核负责，一旦某种事件发生，内核会把发生事件的描述符列表通知给进程，这样就避免了轮询整个描述符列表，epoll库得到事件列表，就开始进行事件处理了。

　　事件驱动编程是一种编程范式，这里程序的执行流由外部事件来决定。它的特点是包含一个事件循环，当外部事件发生时使用回调机制来触发相应的处理。另外两种常见的编程范式是（单线程）同步以及多线程编程。

　　让我们用例子来比较和对比一下单线程、多线程以及事件驱动编程模型。下图展示了随着时间的推移，这三种模式下程序所做的工作。这个程序有3个任务需要完成，每个任务都在等待I/O操作时阻塞自身。阻塞在I/O操作上所花费的时间已经用灰色框标示出来了。

 

　　在单线程同步模型中，任务按照顺序执行。如果某个任务因为I/O而阻塞，其他所有的任务都必须等待，直到它完成之后它们才能依次执行。这种明确的执行顺序和串行化处理的行为是很容易推断得出的。如果任务之间并没有互相依赖的关系，但仍然需要互相等待的话这就使得程序不必要的降低了运行速度。

　　在多线程版本中，这3个任务分别在独立的线程中执行。这些线程由操作系统来管理，在多处理器系统上可以并行处理，或者在单处理器系统上交错执行。这使得当某个线程阻塞在某个资源的同时其他线程得以继续执行。与完成类似功能的同步程序相比，这种方式更有效率，但程序员必须写代码来保护共享资源，防止其被多个线程同时访问。多线程程序更加难以推断，因为这类程序不得不通过线程同步机制如锁、可重入函数、线程局部存储或者其他机制来处理线程安全问题，如果实现不当就会导致出现微妙且令人痛不欲生的bug。

　　在事件驱动版本的程序中，3个任务交错执行，但仍然在一个单独的线程控制中。当处理I/O或者其他昂贵的操作时，注册一个回调到事件循环中，然后当I/O操作完成时继续执行。回调描述了该如何处理某个事件。事件循环轮询所有的事件，当事件到来时将它们分配给等待处理事件的回调函数。这种方式让程序尽可能的得以执行而不需要用到额外的线程。事件驱动型程序比多线程程序更容易推断出行为，因为程序员不需要关心线程安全问题。

当我们面对如下的环境时，事件驱动模型通常是一个好的选择：

1. 程序中有许多任务，而且…
2. 任务之间高度独立（因此它们不需要互相通信，或者等待彼此）而且…
3. 在等待事件到来时，某些任务会阻塞。

当应用程序需要在任务间共享可变的数据时，这也是一个不错的选择，因为这里不需要采用同步处理。

网络应用程序通常都有上述这些特点，这使得它们能够很好的契合事件驱动编程模型。

事件驱动的使用

简而言之，事件驱动分为二个部分：第一，注册事件；第二，触发事件。

自定义事件驱动框架，命名为：“弑君者”：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

# event_drive.py

event_list = []


def run():
    for event in event_list:
        obj = event()
        obj.execute()


class BaseHandler(object):
    """
    用户必须继承该类，从而规范所有类的方法（类似于接口的功能）
    """
    def execute(self):
        raise Exception('you must overwrite execute')

程序员使用“弑君者框架”：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

from source import event_drive


class MyHandler(event_drive.BaseHandler):

    def execute(self):
        print 'event-drive execute MyHandler'


event_drive.event_list.append(MyHandler)
event_drive.run()

如上述代码，事件驱动只不过是框架规定了执行顺序，程序员在使用框架时，可以向原执行顺序中注册“事件”，从而在框架执行时可以出发已注册的“事件”。

from twisted.internet import protocol
from twisted.internet import reactor
 
class Echo(protocol.Protocol):
    def dataReceived(self, data):
        self.transport.write(data)
 
def main():
    factory = protocol.ServerFactory()
    factory.protocol = Echo
 
    reactor.listenTCP(8000,factory)
    reactor.run()
 
if __name__ == '__main__':
    main()

程序执行流程：

• 运行服务端程序
• 创建Protocol的派生类Echo
• 创建ServerFactory对象，并将Echo类封装到其protocol字段中
• 执行reactor的 listenTCP 方法，内部使用 tcp.Port 创建socket server对象，并将该对象添加到了 reactor的set类型的字段 _read 中
• 执行reactor的 run 方法，内部执行 while 循环，并通过 select 来监视 _read 中文件描述符是否有变化，循环中...
• 客户端请求到达
• 执行reactor的 _doReadOrWrite 方法，其内部通过反射调用 tcp.Port 类的 doRead 方法，内部 accept 客户端连接并创建Server对象实例（用于封装客户端socket信息）和 创建 Echo 对象实例（用于处理请求） ，然后调用 Echo 对象实例的 makeConnection 方法，创建连接。
• 执行 tcp.Server 类的 doRead 方法，读取数据，
• 执行 tcp.Server 类的 _dataReceived 方法，如果读取数据内容为空（关闭链接），否则，出发 Echo 的 dataReceived 方法
• 执行 Echo 的 dataReceived 方法

从源码可以看出，上述实例本质上使用了事件驱动的方法 和 IO多路复用的机制来进行Socket的处理。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

from twisted.internet import reactor, protocol
from twisted.web.client import getPage
from twisted.internet import reactor
import time

class Echo(protocol.Protocol):

    def dataReceived(self, data):
        deferred1 = getPage('http://cnblogs.com')
        deferred1.addCallback(self.printContents)

        deferred2 = getPage('http://baidu.com')
        deferred2.addCallback(self.printContents)

        for i in range(2):
            time.sleep(1)
            print 'execute ',i


    def execute(self,data):
        self.transport.write(data)

    def printContents(self,content):
        print len(content),content[0:100],time.time()

def main():

    factory = protocol.ServerFactory()
    factory.protocol = Echo

    reactor.listenTCP(8000,factory)
    reactor.run()

if __name__ == '__main__':
    main()

参考：http://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html
http://www.cnblogs.com/wupeiqi/articles/5040823.html