WebFlux 響應式編程初體驗

本篇主要講解WebFlux 響應式編程，WebFlux的概念，Reactor的Mono Flux ，以及WebFlux的優勢和使用場景 WebFlux 是Spring5提供的基於Reactor 框架（它實現Reactive Streams一種支持背壓（Backpressure）的異步數據流處理標準），Spring WebFlux默認集成Reactor前端

1.前言

如今大多數狀況下Java開發都在使用SpringMVC來作Web開發，當咱們還在不亦樂乎的使用着SpringMVC的時候，Spring又悄悄的推出了Spring WebFlux ，不是已經有了SpringMVC這麼好的框架了嗎，爲何還要推出這個？react

衆所周知，SpringMVC是同步阻塞的IO模型，資源浪費相對來講比較嚴重，當咱們在處理一個比較耗時的任務時，好比寫文件到磁盤中，這期間容器線程（Tomcat線程）會一直在等待處理完成返回結果才能去接收其餘的請求，這不是浪費資源嗎？這就是Spring WebFlux 推出的緣由！！web

2.WebFlux的概念

先看圖：spring

左邊是傳統的SpringMVC模式下的各個組件，相對應到WebFlux上的各個組件從上到下依次是Router Functions，WebFlux，Reactive Streams三個新組件。數據庫

Router Functions: 對標@Controller，@RequestMapping等標準的Spring MVC註解，提供一套函數式風格的API WebFlux: 核心組件，協調上下游各個組件提供響應式編程支持。 Reactive Streams: 一種支持背壓（Backpressure）的異步數據流處理標準，主流實現有RxJava和Reactor，Spring WebFlux默認集成的是Reactor。編程

概念 Spring5提出的新的開發Web的技術棧，非阻塞的開發模式，運行在netty或servlet3.1上，支持很高的併發量瀏覽器

非阻塞的概念:網絡

WebFlux一個線程裏能夠處理更多的請求
老的開發模式：一個請求會對應容器裏的一個線程

運行環境的不一樣:架構

老的開發模式：基於ServletAPI，即運行在Servlet容器上面
Webflux開發模式：基於響應式流，能夠運行在Servlet3.1以後的容器（異步Servlet容器）或Netty上

數據庫的不一樣:併發

目前關係型數據庫都是不支持響應式（基於JDBC）的數據庫
Reactive stack的SpringDataReactiveRepositories是：Mongo,Cassandra,Redis,Couchbase

3.WebFlux 初體驗

2.1 建立項目

經過IDEA 建立SpringBoot2.0 項目，記得勾選 Spring Reactive Web 依賴

pom.xml 裏會自動添加以下依賴

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

2.2 編寫SpringMVC接口

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

private String doSomeThing() {

    try {
        //模擬耗時操做
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    return "Hello WebFlux";
}

啓動項目而且在瀏覽器訪問

http://localhost:8080/helloSpringMvc

看後臺能夠看出確實等待了5秒鐘

2.3 編寫WebFlux 接口

WebFlux接口須要返回Mono或者Flux 數據，能夠看到WefFlux接口仍是能夠按照之前SpringMVC接口的編寫模式使用@RequestMapping註解，這得益於Spring的強大，主要是方便咱們從SpringMVC過分到WebFlux

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

    //這段代碼的doSomeThing是在線程池中執行的，不是Web（Tomcat）容器線程，Tomcat容器線程直接返回了
    //而這個result Mono是一個發佈者，它的訂閱者是SpringWebFlux去實現的，當這個發佈者在其餘線程中執行完畢後獲得數據（即產生數據並提交）後
    //則SpringWebFlux對應的實現的訂閱者 會收到數據，而且把數據放到Http Response 返回給前端

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

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

啓動項目而且在瀏覽器訪問

http://localhost:8080/helloWebFlux

看後臺能夠看出線程執行時間只有2毫秒，該線程就已經能夠去接收其餘請求了

4.WebFlux Reactor 發射器

Reactor的主要類： 在Reactor中，常用的類並很少，主要有如下兩個：

Mono 實現了 org.reactivestreams.Publisher 接口，表明0到1個元素的發佈者（Publisher）。 Flux 一樣實現了 org.reactivestreams.Publisher 接口，表明0到N個元素的發佈者（Subscriber）。

3.1 Mono

Mono 發射0到1個元素的異步"發射器

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

3.2 Flux

發射0到N個元素的異步"發射器

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

其實瞭解JDK9 Reactive Stream 響應式流的必定知道這裏的Mono和Flux其實就是對應響應式流中的Publisher，若是不瞭解能夠看個人另外一篇博客 JDK9新特性 Reactive Stream 響應式流

其實，對於大部分業務開發人員來講，當編寫反應式代碼時，咱們一般只會接觸到 Publisher 這個接口，對應到 Reactor 即是 Mono 和 Flux。對於 Subscriber 和 Subcription 這兩個接口，Reactor 必然也有相應的實現。可是，這些都是 Web Flux 和 Spring Data Reactive 這樣的框架用到的。若是不開發中間件，一般開發人員是不會接觸到的。

好比，在 Web Flux，你的方法只需返回 Mono 或 Flux 便可。你的代碼基本也只和 Mono 或 Flux 打交道。而 Web Flux 則會實現 Subscriber ，onNext 時將業務開發人員編寫的 Mono 或 Flux 轉換爲 HTTP Response 返回給客戶端。

下面就是模擬實現訂閱者，結合Flux的案例

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

        private Subscription subscription;

        @Override
        public void onSubscribe(Subscription subscription) {
            this.subscription = subscription;
            System.out.println("訂閱成功。。");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            subscription.request(1);
            System.out.println("訂閱方法裏請求一個數據");
        }


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

        @Override
        public void onError(Throwable throwable) {
            log.info("【onError 出現異常】");
            subscription.cancel();
        }

        @Override
        public void onComplete() {
            log.info("【onComplete 全部數據接收完成】");
        }
    };

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

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

5.WebFlux 的優點&提高性能?

WebFlux 內部使用的是響應式編程（Reactive Programming），以 Reactor 庫爲基礎, 基於異步和事件驅動，可讓咱們在不擴充硬件資源的前提下，提高系統的吞吐量和伸縮性。

看到這裏，你是否是覺得 WebFlux 可以使程序運行的更快呢？量化一點，好比說我使用 WebFlux 之後，一個接口的請求響應時間是否是就縮短了呢？

抱歉了，答案是否認的！如下是官方原話：

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

WebFlux 並不能使接口的響應時間縮短，它僅僅可以提高吞吐量和伸縮性。

6.WebFlux 應用場景

上面說到了， Spring WebFlux 是一個異步非阻塞式的 Web 框架，因此，它特別適合應用在 IO 密集型的服務中，好比微服務網關這樣的應用中。

PS: IO 密集型包括：磁盤IO密集型, 網絡IO密集型，微服務網關就屬於網絡 IO 密集型，使用異步非阻塞式編程模型，可以顯著地提高網關對下游服務轉發的吞吐量。

7.選 WebFlux 仍是 Spring MVC?

首先你須要明確一點就是：WebFlux 不是 Spring MVC 的替代方案！，雖然 WebFlux 也能夠被運行在 Servlet 容器上（需是 Servlet 3.1+ 以上的容器），可是 WebFlux 主要仍是應用在異步非阻塞編程模型，而 Spring MVC 是同步阻塞的，若是你目前在 Spring MVC 框架中大量使用非同步方案，那麼，WebFlux 纔是你想要的，不然，使用 Spring MVC 纔是你的首選。

在微服務架構中，Spring MVC 和 WebFlux 能夠混合使用，好比已經提到的，對於那些 IO 密集型服務(如網關)，咱們就可使用 WebFlux 來實現。

總之一句話，在合適的場景中，選型最合適的技術。

8.總結

本篇主要講解WebFlux 響應式編程，WebFlux的概念，Reactor 的Mono Flux ，以及WebFlux的優勢和使用場景 WebFlux 是Spring5提供的基於Reactor 框架（它實現Reactive Streams一種支持背壓（Backpressure）的異步數據流處理標準），Spring WebFlux默認集成Reactor

本篇只是簡單入門體驗了一下WebFlux 後續會選一款具備響應式機制的數據庫 Mongodb等寫一篇完整的基於WebFlux的響應式的CRUD案例，更深刻理解一下WebFlux編程模式加油吧！