WebFlux 响应式编程初体验

vlambda
2020-03-01

WebFlux 响应式编程初体验

本篇主要讲解WebFlux 响应式编程，WebFlux的概念，Reactor的Mono Flux ，以及WebFlux的优点和使用场景 WebFlux 是Spring5提供的基于Reactor 框架（它实现Reactive Streams一种支持背压（Backpressure）的异步数据流处理标准），Spring WebFlux默认集成Reactor

1.前言

现在大多数情况下Java开发都在使用SpringMVC来做Web开发，当我们还在不亦乐乎的使用着SpringMVC的时候，Spring又悄悄的推出了Spring WebFlux ，不是已经有了SpringMVC这么好的框架了吗，为什么还要推出这个？

众所周知，SpringMVC是同步阻塞的IO模型，资源浪费相对来说比较严重，当我们在处理一个比较耗时的任务时，比如写文件到磁盘中，这期间容器线程（Tomcat线程）会一直在等待处理完成返回结果才能去接收其他的请求，这不是浪费资源吗？这就是Spring WebFlux 推出的原因！！

2.WebFlux的概念

先看图：

左边是传统的SpringMVC模式下的各个组件，相对应到WebFlux上的各个组件从上到下依次是Router Functions，WebFlux，Reactive Streams三个新组件。

Router Functions: 对标@Controller，@RequestMapping等标准的Spring MVC注解，提供一套函数式风格的API WebFlux: 核心组件，协调上下游各个组件提供响应式编程支持。 Reactive Streams: 一种支持背压（Backpressure）的异步数据流处理标准，主流实现有RxJava和Reactor，Spring WebFlux默认集成的是Reactor。

概念 Spring5提出的新的开发Web的技术栈，非阻塞的开发模式，运行在netty或servlet3.1上，支持很高的并发量

非阻塞的概念:

WebFlux一个线程里可以处理更多的请求
老的开发模式：一个请求会对应容器里的一个线程

运行环境的不同:

老的开发模式：基于ServletAPI，即运行在Servlet容器上面
Webflux开发模式：基于响应式流，可以运行在Servlet3.1之后的容器（异步Servlet容器）或Netty上

数据库的不同:

目前关系型数据库都是不支持响应式（基于JDBC）的数据库
Reactive stack的SpringDataReactiveRepositories是：Mongo,Cassandra,Redis,Couchbase

3.WebFlux 初体验

2.1 创建项目

通过IDEA 创建SpringBoot2.0 项目，记得勾选 Spring Reactive Web 依赖 WebFlux 响应式编程初体验

pom.xml 文件中会自动添加如下依赖

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>

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2.2 编写SpringMVC接口

@RequestMapping("/helloSpringMvc")
public String helloSpringMvc() {
    log.info("【helloSpringMvc start】");
    doSomeThing();
    log.info("【helloSpringMvc end】");
    return "Hello SpringMVC";
}

private String doSomeThing() {

    try {
        //模拟耗时操作
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    return "Hello WebFlux";
}

启动项目并且在浏览器访问

http://localhost:8080/helloSpringMvc

看后台可以看出确实等待了5秒钟

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2.3 编写WebFlux 接口

WebFlux接口需要返回Mono或者Flux 数据，可以看到WefFlux接口还是可以按照以前SpringMVC接口的编写模式使用@RequestMapping注解，这得益于Spring的强大，主要是方便我们从SpringMVC过度到WebFlux

@RequestMapping("/helloWebFlux")
public Mono<String> helloWebFlux() {
    log.info("【helloWebFlux start】");

    //这段代码的doSomeThing是在线程池中执行的，不是Web（Tomcat）容器线程，Tomcat容器线程直接返回了
    //而这个result Mono是一个发布者，它的订阅者是SpringWebFlux去实现的，当这个发布者在其他线程中执行完毕后得到数据（即产生数据并提交）后
    //则SpringWebFlux对应的实现的订阅者 会收到数据，并且把数据放到Http Response 返回给前端

    Mono<String> result = Mono.fromSupplier(() -> doSomeThing());

    log.info("【helloWebFlux end】");
    return result;
}

启动项目并且在浏览器访问

http://localhost:8080/helloWebFlux

看后台可以看出线程执行时间只有2毫秒，该线程就已经可以去接收其他请求了

4.WebFlux Reactor 发射器

Reactor的主要类：在Reactor中，经常使用的类并不多，主要有以下两个：

Mono 实现了 org.reactivestreams.Publisher 接口，代表0到1个元素的发布者（Publisher）。 Flux 同样实现了 org.reactivestreams.Publisher 接口，代表0到N个元素的发布者（Subscriber）。

3.1 Mono

Mono 发射0到1个元素的异步"发射器

@RequestMapping("/hellMono")
public Mono<String> hellMono(){
    return Mono.just("Hello Mono");
}

3.2 Flux

发射0到N个元素的异步"发射器

@RequestMapping("/hellFlux")
public Flux<String> hellFlux(){
    return Flux.just("Hello Flux1", "Hello Flux2");
}

其实了解JDK9 Reactive Stream 响应式流的一定知道这里的Mono和Flux其实就是对应响应式流中的Publisher，如果不了解可以看我的另一篇博客 JDK9新特性 Reactive Stream 响应式流

其实，对于大部分业务开发人员来说，当编写反应式代码时，我们通常只会接触到 Publisher 这个接口，对应到 Reactor 便是 Mono 和 Flux。对于 Subscriber 和 Subcription 这两个接口，Reactor 必然也有相应的实现。但是，这些都是 Web Flux 和 Spring Data Reactive 这样的框架用到的。如果不开发中间件，通常开发人员是不会接触到的。

比如，在 Web Flux，你的方法只需返回 Mono 或 Flux 即可。你的代码基本也只和 Mono 或 Flux 打交道。而 Web Flux 则会实现 Subscriber ，onNext 时将业务开发人员编写的 Mono 或 Flux 转换为 HTTP Response 返回给客户端。

下面就是模拟实现订阅者，结合Flux的案例

  Subscriber<Integer> subscriber = new Subscriber<>() {

        private Subscription subscription;

        @Override
 public void onSubscribe(Subscription subscription) {
            this.subscription = subscription;
            System.out.println("订阅成功。。");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            subscription.request(1);
            System.out.println("订阅方法里请求一个数据");
        }


        @Override
 public void onNext(Integer item) {
            log.info("【onNext 接受到数据 item : {}】 ", item);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            subscription.request(1);
        }

        @Override
 public void onError(Throwable throwable) {
            log.info("【onError 出现异常】");
            subscription.cancel();
        }

        @Override
 public void onComplete() {
            log.info("【onComplete 所有数据接收完成】");
        }
    };

    //使用Flux 来作为Publisher
    String[] strings = {"1","2","3"};

    Flux.fromArray(strings).map(s -> Integer.parseInt(s))
            .subscribe(subscriber);

5.WebFlux 的优势&提升性能?

WebFlux 内部使用的是响应式编程（Reactive Programming），以 Reactor 库为基础, 基于异步和事件驱动，可以让我们在不扩充硬件资源的前提下，提升系统的吞吐量和伸缩性。

看到这里，你是不是以为 WebFlux 能够使程序运行的更快呢？量化一点，比如说我使用 WebFlux 以后，一个接口的请求响应时间是不是就缩短了呢？

抱歉了，答案是否定的！以下是官方原话：

Reactive and non-blocking generally do not make applications run faster.

WebFlux 并不能使接口的响应时间缩短，它仅仅能够提升吞吐量和伸缩性。

6.WebFlux 应用场景

上面说到了， Spring WebFlux 是一个异步非阻塞式的 Web 框架，所以，它特别适合应用在 IO 密集型的服务中，比如微服务网关这样的应用中。

PS: IO 密集型包括：磁盘IO密集型, 网络IO密集型，微服务网关就属于网络 IO 密集型，使用异步非阻塞式编程模型，能够显著地提升网关对下游服务转发的吞吐量。

7.选 WebFlux 还是 Spring MVC?

首先你需要明确一点就是：WebFlux 不是 Spring MVC 的替代方案！，虽然 WebFlux 也可以被运行在 Servlet 容器上（需是 Servlet 3.1+ 以上的容器），但是 WebFlux 主要还是应用在异步非阻塞编程模型，而 Spring MVC 是同步阻塞的，如果你目前在 Spring MVC 框架中大量使用非同步方案，那么，WebFlux 才是你想要的，否则，使用 Spring MVC 才是你的首选。

在微服务架构中，Spring MVC 和 WebFlux 可以混合使用，比如已经提到的，对于那些 IO 密集型服务(如网关)，我们就可以使用 WebFlux 来实现。

总之一句话，在合适的场景中，选型最合适的技术。

8.总结

本篇主要讲解WebFlux 响应式编程，WebFlux的概念，Reactor 的Mono Flux ，以及WebFlux的优点和使用场景 WebFlux 是Spring5提供的基于Reactor 框架（它实现Reactive Streams一种支持背压（Backpressure）的异步数据流处理标准），Spring WebFlux默认集成Reactor

本篇只是简单入门体验了一下WebFlux 后续会选一款具有响应式机制的数据库 Mongodb等写一篇完整的基于WebFlux的响应式的CRUD案例，更深入理解一下WebFlux编程模式加油吧！

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