Vert.x, 异步编程和响应式系统

最近准备写一个Vert.x的系列专题，将自己的理解分享给大家，也想通过笔记整理编写加深自己的理解。

引子，一个餐厅的故事

假设我们经营一家餐厅，我们餐厅的活动抽象成：接客(accept)， 客户下单(read)， 上菜(write), 离店(disconnect)这4个步骤。那么这家餐厅这样运行:

1. 开门营业，当有客人到来, 进行接待;
2. 客人落座后，给客人菜单，让客户点单;
3. 客人点单完成后，将订单提交后厨，菜做好后，为客户上菜;
4. 客户结账离开;

假设餐厅只有一位服务员，而且服务员必须完成当前的工作后才能做其他的事情(阻塞调用)，这时餐厅会出现以下问题：

1. 当服务员正在为客户点单时候，无法接待新的客户，客户不完成点单操作，服务员就只能一直在旁边等待；
2. 当服务上完菜回到门口接客时，无法响应客户的加菜(点单)请求，如果没有新客户到来，服务员只能一直在门口等待；

我们发现餐厅的接待(并发)能力非常低，几乎只能接待一个客户。这肯定不行，要想生意好，如何解决? 一服务员不行，多招一些服务员(多线程)能不能解决问题，假设我们这样做:

1. 安排1个服务员在店门, 负责接待新到的客户；
2. 为每一个进店的客户配备一个服务员, 响应客户的点餐，上菜，结账请求。

我们发现餐厅的接待能力上来了，看起来餐厅经营似乎有起色，可月底一结算竟然还亏损了，还不如一个服务员。那问题出在哪里？

1.  负责接待的员工太闲了，在大多来时候(没有新客户到来)，什么都不干，在门口傻傻发呆；
2. 为每个客户配置一个服务员效率很低，在等待客户点菜，后厨正在做菜，客户吃饭的时候，客户其实并不需要什么服务，服务员只能傻等；

总结下来, 餐厅服务员太多了，工资成本太高（线程占用资源），服务员的工作效率很低，大部分时间都是在空闲等待。而且餐厅面积有限(服务器资源有限)，大量的服务员还会相互干扰，出现混乱(大量线程切换)，进一步影响了运行效率。

那如何优化才提高餐厅运营效率，扭亏为盈呢, 我们可以为餐厅加装一个设备(Selector), 并改变服务机制:

1. 当有新客户到达时候，设备给服务员发给通知，让服务员尽快进行接待，这样店门外就不需要一个专职的接待员;
2. 客户落座后，不需要为客户专门配置一个服务员，当客户需要服务(下单，上菜，结账)的时候，设备通知服务员, 这样一个服务员可以服务多个客户;

经过优化改造，需要的服务员数量大大的减少，服务员的工作更加饱满，餐厅各服务员工作有条不紊，经营改善，员工加薪，皆大欢喜。

我们看到优化的关键是用异步调用(非阻塞调用)替换掉了阻塞调用。服务员只需要把店门打开, 就可以做其它事情了, 不需要一直在门口等待客人到来, 当有客人到来了会通知服务员进行响应; 客户落座后, 服务员只要把菜单给客户, 就可以忙其它事情了, 当客户完成点单后, 会通知服务员进行响应; 在菜做好之前, 服务员不需要等待, 只要菜做好后通知服务员上菜即可; … 这就是异步编程和响应式系统(asynchronous programming, and reactive systems)的基本思想。

代码实例：应答服务器(Echo Server)

我们想使用传统的阻塞I/O实现。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Objects;

public class SyncEchoServer {
   
   
	public static void main(String[] args) throws Throwable {
   
   
		try (ServerSocket server = new ServerSocket()) {
   
   
			server.bind(new InetSocketAddress(3000));
			while (true) {
   
   
				Socket socket = server.accept();
				int clientPort = socket.getPort();
				ClientHandler handler = new ClientHandler