作者: 一字马胡
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2017-11-26 新建文章 Spring 5 WebFlux demo

Reactor

Spring 5的一大亮点是对响应式编程的支持,下面的图片展示了传统Spring Web MVC结构以及Spring 5中新增加的基于Reactive Streams的Spring WebFlux框架,可以使用webFlux模块来构建异步的、非堵塞的、事件驱动的服务,在伸缩性方面表现非常好。

 
 

从上面的结构图中可以看出,WebFlux模块从上到下依次是Router Functions,WebFlux,Reactive Streams三个新组件,WebFlux模块需要运行在实现了Servlet 3.1+规范的容器之上,Servlet 3.1规范中新增了对异步处理的支持,在新的Servlet规范中,Servlet线程不需要一直阻塞等待直到业务处理完成,也就是说,Servlet线程将不需要等待业务处理完成再进行结果输出,然后再结束Servlet线程,而是在接到新的请求之后,Servlet线程可以将这个请求委托给另外一个线程(业务线程)来完成,Servlet线程将委托完成之后变返回到容器中去接收新的请求,Servlet 3.1 规范特别适用于那种业务处理非常耗时的场景之下,可以减少服务器资源的占用,并且提高并发处理速度,而对于那些能快速响应的场景收益并不大。下面介绍上图中webFlux各个模块:

  • 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,用于创建Router,Handler和Filter。
  • 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。

上面提到WebFlux默认集成的Reactive Streams组件是Reactor,Reactor类似于RxJava 2.0,同属于第四代响应式框架,下面主要介绍一下Reactor中的两个关键概念,Flux以及Mono。

Flux

如果去查看源代码的话,可以发现,Flux和Mono都实现了Reactor的Publisher接口,从这里可以看出,Flux和Mono属于事件发布者,类似与生产者,对消费者提供订阅接口,当有事件发生的时候,Flux或者Mono会通过回调消费者的相应的方法来通知消费者相应的事件,这也就是所谓的相应式编程模型,生产者和消费者减耦,它们之间通过实现一个共同的方法组来实现相互联系(生产者通知事件是通过回调消费者的方法,而实现通知很多时候是通过代理)。

下面这张图是Flux的工作流程图:

 
 

可以从这张图中很明显的看出来Flux的工作模式,可以看出Flux可以emit很多item,并且这些item可以经过若干Operators然后才被subscrib,下面是使用Flux的一个小例子:


Flux.fromIterable(getSomeLongList())
.mergeWith(Flux.interval(100))
.doOnNext(serviceA::someObserver)
.map(d -> d * 2)
.take(3)
.onErrorResumeWith(errorHandler::fallback)
.doAfterTerminate(serviceM::incrementTerminate)
.subscribe(System.out::println);

Mono

下面的图片展示了Mono的处理流程,可以很直观的看出来Mono和Flux的区别:

 
 

Mono只能emit最多只能emit一个item,下面是使用Mono的一个小例子:


Mono.fromCallable(System::currentTimeMillis)
.flatMap(time -> Mono.first(serviceA.findRecent(time), serviceB.findRecent(time)))
.timeout(Duration.ofSeconds(3), errorHandler::fallback)
.doOnSuccess(r -> serviceM.incrementSuccess())
.subscribe(System.out::println);

WebFlux实战

上文中简单介绍了Reactor的两个重要组件Flux和Mono,本文将介绍如何使用Spring 5的新组件WebFlux来进行应用开发,对于WebFlux底层的实现细节不在本文的分析范围之内,当然本文也不会分析总结Spring 5的新特性,这些内容将在其他的文章中进行分析总结,下面将完整的描述一个使用WebFlux的步骤。

首先需要新建一个Spring项目,然后添加Spring 5的依赖,下面是添加的maven依赖:


<properties>
<spring.version>5.0.0.RELEASE</spring.version>
</properties> <dependencies> <dependency>
<groupId>org.reactivestreams</groupId>
<artifactId>reactive-streams</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.projectreactor</groupId>
<artifactId>reactor-core</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.projectreactor.ipc</groupId>
<artifactId>reactor-netty</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
<artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
<version>8.5.4</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-webflux</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
<artifactId>jackson-databind</artifactId>
<version>2.9.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
<artifactId>log4j-core</artifactId>
<version>2.9.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-test</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>

然后定义ViewModel类,下面是本文例子涉及的model类定义:


/**
* Created by hujian06 on 2017/11/23.
*
* the result model
*/
public class ResultModel { private int id;
private String content; public ResultModel() { } /**
* read property from json string
* @param id id
* @param content data
*/
public ResultModel(@JsonProperty("id") int id,
@JsonProperty("context") String content) {
this.id = id;
this.content = content;
}
} public class ResultViewModel { private int code;
private String message;
private ResultModel data;
}

上面的ResultViewModel类是最后将要返回的Vo类,包含了code、message以及data这三个标准返回内容,响应内容将以json格式返回。下面介绍Service的实现细节,可以从上面Vo类中的ResultModel中看出返回内容很简单,就是id和Content,下面首先mock几个数据:


//*************mock data**************//
private static List<ResultModel> resultModelList = new ArrayList<>(); static {
ResultModel model = new ResultModel();
model.setId(1);
model.setContent("This is first model");
resultModelList.add(model); model = new ResultModel();
model.setId(2);
model.setContent("This is second model");
resultModelList.add(model);
}

在本例中要实现的接口包括查询单个内容(根据id)、查询所有内容、插入数据。下面分别介绍每一个接口的山西爱你细节,首先是根据id查询单个内容的实现:


/**
* get the result by the pathVar {"id"}
* @param serverRequest the request
* @return the result model
*/
public Mono<ResultViewModel> extraResult(ServerRequest serverRequest) {
int id = Integer.parseInt(serverRequest.pathVariable("id"));
ResultModel model = null;
ResultViewModel resultViewModel; for (ResultModel m : resultModelList) {
if (m.getId() == id) {
model = m;
break;
}
} if (model != null) {
resultViewModel = new ResultViewModel(200, "ok", model);
} else {
resultViewModel = ResultViewModel.EMPTY_RESULT;
} //return the result.
return Mono.just(resultViewModel);
}

需要注意的是,和传统的MVC Controller不同,Reactive Controller操作的是非阻塞的ServerRequest和ServerResponse,而不再是Spring MVC里的HttpServletRequest和HttpServletResponse。上面的方法中最为关键的一点是最后的return语句,返回了一个Mono,并且这个Mono包含了查询的结果。下面是查询所有内容的方法细节:


/**
* return total result view
* @param serverRequest the request
* @return flux of total result model view
*/
public Flux<ResultViewModel> flowAllResult(ServerRequest serverRequest) {
List<ResultViewModel> result = new ArrayList<>();
for (ResultModel model : resultModelList) {
result.add(new ResultViewModel(200, "ok", model));
} return Flux.fromIterable(result);
}

这个方法的实现就非常简洁了,最后返回的内容是一个Flux,意味着这个方法会返回多个item,方法中使用了Flux的fromIterable静态方法来构造Flux,还有很多其他的静态方法来构造Flux,具体的内容可以参考源代码。最后是插入一条内容的方法实现:


/**
* the "write" api
* @param serverRequest the request
* @return the write object
*/
public Mono<ResultViewModel> putItem(ServerRequest serverRequest) { //get the object and put to list
Mono<ResultModel> model = serverRequest.bodyToMono(ResultModel.class);
final ResultModel[] data = new ResultModel[1]; model.doOnNext(new Consumer<ResultModel>() {
@Override
public void accept(ResultModel model) { //check if we can put this data
boolean check = true;
for (ResultModel r : resultModelList) {
if (r.getId() == model.getId()) {
check= false;
break;
}
} if (check) {
data[0] = model;
//put it!
resultModelList.add(model);
} else {
data[0] = null; //error
}
}
}).thenEmpty(Mono.empty()); ResultViewModel resultViewModel;
if (data[0] == null) { //error
resultViewModel = new ResultViewModel(200, "ok", data[0]);
} else { //success
resultViewModel = ResultViewModel.EMPTY_RESULT;
} //return the result
return Mono.just(resultViewModel);
}

这个方法看起来优点费解,首先通过ServerRequest的body构造除了一个Mono(通过bodyToMono方法),然后通过调用这个Mono的doOnNext方法来进行具体的插入逻辑处理。这个时候就需要看Reactor的另外一个重要的角色Subscriber了,也就是所谓的订阅者,或者消费者,下面是Subscriber提供的几个方法:


/**
* Invoked after calling {@link Publisher#subscribe(Subscriber)}.
* <p>
* No data will start flowing until {@link Subscription#request(long)} is invoked.
* <p>
* It is the responsibility of this {@link Subscriber} instance to call {@link Subscription#request(long)} whenever more data is wanted.
* <p>
* The {@link Publisher} will send notifications only in response to {@link Subscription#request(long)}.
*
* @param s
* {@link Subscription} that allows requesting data via {@link Subscription#request(long)}
*/
public void onSubscribe(Subscription s); /**
* Data notification sent by the {@link Publisher} in response to requests to {@link Subscription#request(long)}.
*
* @param t the element signaled
*/
public void onNext(T t); /**
* Failed terminal state.
* <p>
* No further events will be sent even if {@link Subscription#request(long)} is invoked again.
*
* @param t the throwable signaled
*/
public void onError(Throwable t); /**
* Successful terminal state.
* <p>
* No further events will be sent even if {@link Subscription#request(long)} is invoked again.
*/
public void onComplete();

结合所谓的响应式编程模型,publisher在做一件subscriber委托的事情的关键节点的时候需要通知subscribe,比如开始做、出错、完成。关于响应式编程模型的具体分析总结,等完成了RxJava 2.0的相关分析总结之后再来补充。到此为止本例的Service已经编写完成了,下面来编写handler,handler其实是对Service的一层包装,将返回类型包装成ServerResponse,因为是包装,所以只展示根据id查询内容的接口的包装细节:


/**
* get the result from service first, then trans the result to {@code ServerResponse}
* @param serverRequest the req
* @return the ServerResponse
*/
public Mono<ServerResponse> extraResult(ServerRequest serverRequest) {
//get the result from service
//todo : do some check here. Mono<ResultViewModel> resultViewModelMono = resultService.extraResult(serverRequest); Mono<ServerResponse> notFound = ServerResponse.notFound().build(); //trans to ServerResponse and return.
//todo : too many code return resultViewModelMono.flatMap(new Function<ResultViewModel, Mono<ServerResponse>>() {
@Override
public Mono<ServerResponse> apply(ResultViewModel resultViewModel) {
return ServerResponse
.ok()
.contentType(APPLICATION_JSON)
.body(fromObject(resultViewModel));
}
}).switchIfEmpty(notFound);
}

ServerResponse提供了丰富的静态方法来支持将Reactor类型的结果转换为ServerResponse,到目前为止,业务层面已经编写完成,现在可以开始来进行router的编程了,router就和他的意义一样就是用来路由的,将url路由给具体的handler来实现处理,WebFlux需要返回一个RouterFunction来进行设置路由信息,下面是本例子中使用到的RouterFunction细节:


/**
* build the router
* @return the router
*/
public RouterFunction<ServerResponse> buildResultRouter() {
return RouterFunctions
.route(RequestPredicates.GET("/s5/get/{id}")
.and(RequestPredicates
.accept(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)), requestHandler::extraResult)
.andRoute(RequestPredicates.GET("/s5/list")
.and(RequestPredicates
.accept(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)), requestHandler::listResult)
.andRoute(RequestPredicates.POST("/s5/put/")
.and(RequestPredicates
.accept(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)), requestHandler::createView);
}

可以发现,其实就是将一个url和一个handler的具体方法绑定在一起来实现将一个url路由给一个handler方法进行处理,RequestPredicates提供了大量有用的静态方法进行该部分的工作,具体的内容可以参考RequestPredicates的源码以及在项目中多实践积累。到目前为止,一个url请求可以路由到一个handler进行处理了,下面将使用Netty或者Tomcat来将这个例子运行起来,并且进行测试,文章开头提到,WebFlux需要运行在实现了Servlet 3.1规范的容器中,而包括Tomcat、Jetty、Netty等都有实现,但是推荐使用Netty来运行WebFlux应用,因为Netty是非阻塞异步的,和WebFlux搭配效果更佳。所以下面的代码展示了如何使用Netty来启动例子:


public void nettyServer() { RouterFunction<ServerResponse> router = buildResultRouter(); HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(router); ReactorHttpHandlerAdapter httpHandlerAdapter = new ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler); //create the netty server
HttpServer httpServer = HttpServer.create("localhost", 8600); //start the netty http server
httpServer.newHandler(httpHandlerAdapter).block(); //block
try {
System.in.read();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

如何想使用Tomcate来启动例子,则可以参考下面的例子:


public void tomcatServer() { RouterFunction<?> route = buildResultRouter();
HttpHandler httpHandler = toHttpHandler(route); Tomcat tomcatServer = new Tomcat();
tomcatServer.setHostname("localhost");
tomcatServer.setPort(8600);
Context rootContext = tomcatServer.addContext("", System.getProperty("java.io.tmpdir"));
ServletHttpHandlerAdapter servlet = new ServletHttpHandlerAdapter(httpHandler);
Tomcat.addServlet(rootContext, "httpHandlerServlet", servlet);
rootContext.addServletMapping("/", "httpHandlerServlet");
try {
tomcatServer.start();
} catch (LifecycleException e) {
e.printStackTrace();
} //block
try {
System.in.read();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

运行项目之后,就可以测试是否成功了,下面是一个测试:


curl http://127.0.0.1:8600/s5/get/1
{
"code":200,
"message":"ok",
"data": {
"id":1,
"content":"This is first model"
}
} curl http://127.0.0.1:8600/s5/list
[
{
"code":200,
"message":"ok",
"data": {
"id":1,
"content":"This is first model"
}
},
{
"code":200,
"message":"ok",
"data": {
"id":2,
"content":"This is second model"
}
}
]

 

作者:疼蛋之丸
链接:https://www.jianshu.com/p/40a0ebe321be
來源:简书
简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

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