【Java-webflux】Spring5新特性之webflux反应式编程-Project Reactor

最新推荐文章于 2025-05-08 22:47:07 发布

Fun肆编程

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分类专栏： Spring 文章标签： java servlet tomcat 云原生 spring boot

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概念

第一次接触反应式编程可以先看一下反应式宣言，这里有一些名词和概念解释。
简单来说，反应式编程满足以下特质：

即时响应性：只要建立连接，系统就会及时地做出响应。
回弹性：系统在出现失败时依然保持即时响应性。
弹性：系统在不断变化的工作负载之下依然保持即时响应性，也就是说可以弹性伸缩。
消息驱动：反应式系统依赖异步的消息传递，从而确保了松耦合、隔离、位置透明的组件之间有着明确边界。

反应式宣言

一、现在-流行的SpringMVC所遇到的困境

经典SpringMVC案例：

如上图所示，在controller中会有一些外部资源调用过程阻塞线程，导致响应延迟，如果阻塞时间长就可能导致用户流失。

二、过渡-Servlet3.0异步请求原理

1.Servlet同步请求问题

假设同步场景：
平均访问量：2000/s
请求耗时：250ms
tomcat最大线程数配置：2000/s * 0.25s = 500

此时，500个线程就可以满足。但如果访问量突增，请求进来就只能排队，这样就会导致响应延迟，用户流失。

2.Servlet异步如何解决

Filter/Servlet在生成响应之前可能要等待一些资源的响应以完成请求处理，比如一个jdbc的查询，或者远程服务rpc嗲奥永。在Servlet中阻塞等待是一个低效的操作，这将导致受限系统资源的急剧紧张，比如线程，连接数。
Servlet3.0引入了异步处理请求的能力，使得线程可以不用阻塞等待，提早返回到容器，从而执行更多的请求任务。把耗时的任务提交给另一个异步线程去执行，以及产生响应。

异步场景：
业务平均访问量：5000/s
同步请求的耗时：250ms
异步请求的耗时：20ms
理论同步场景下tomcat最大线程数配置：5000/s * 0.25s = 1250
但异步时这里tomcat最大线程数我们可以使用100，此时我们使用Servlet异步线程，将业务逻辑放到一个其他线程池中的线程去执行，不阻塞tomcat处理请求。同时可以根据不同业务使用不同线程池，从而达到对指定业务限流的效果。

三、未来-WebFlux反应式模型

这里自然离不开经典的Spring反应式模型对比
Spring响应式模型对比

Spring MVC
- 构建于 Servlet API 之上
- 同步阻塞 I/O 模型, 认为应用汇阻塞当前线程，所以一个 Request 对应一个 Thread，需要有一个含有大量线程的线程池
Spring WebFlux
- 构建于 Reactive Streams Adapters 之上
- 异步非阻塞 I/O 模型，认为应用不会阻塞当前线程，所以只是需要一个包含少数固定线程数的线程池 (event loop workers) 来处理请求
- Spring反应式模型中，完全支持了全链路的流式传输，从而实现【浏览器-中间件-程序-缓存/数据库】的反应式编程。

四、从0到1快速实战Webflux

一些Webflux的基础API科普：
webflux中一般用到的api都是Reactor中的概念，符合Reactive Streams规范

Reactor 的主要模块
Reactor 框架主要有两个主要的模块：reactor-core 和 reactor-ipc。前者主要负责 Reactive Programming 相关的核心 API 的实现，后者负责高性能网络通信的实现，目前是基于 Netty 实现的。
Reactor 的主要类
在 Reactor 中，经常使用的类并不是很多，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。
- Flux 同样实现了 org.reactivestreams.Publisher 接口，代表0到N个元素的发布者。
可能会使用到的类
- Scheduler 表示背后驱动反应式流的调度器，通常由各种线程池实现。

当然想充分了解webflux还需要熟悉NIO模型、Reactor模式、lambda与函数式编程等知识，这里就不逐一详解了

1.接口实现webflux的两种方式

传统SpringMVC注解方式实现
基于函数式的的WebFlux开发
其中有两个核心接口：
- HandlerFunction：相当于Controller中的具体处理方法，输入为请求，输出封装在Mono中的响应
- RouterFunction：相当于RequestMapping，将url映射到具体的HandlerFunction，输入为请求，输出封装在Mono中的HandlerFunction

组合使用的话就是如下示例：
先写接口实现：

@Component
public class UserHandler {
    
    public Mono<ServerResponse> getUser(ServerRequest request) {
        Optional<String> userId = request.queryParam("userId");
        return userId.map(id ->
                        ServerResponse.ok().contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).body(Mono.just(AuthInfo.builder().id(id).appName("lichong.work").build()), AuthInfo.class))
                .orElseGet(() ->
                        ServerResponse.badRequest().contentType(MediaType.TEXT_PLAIN).body(Mono.just("userId is empty"), String.class));
    }
}

再写对应路由：

@Configuration
public class UserRouterCfg {

    public RouterFunction<ServerResponse> userRouterFunctions(UserHandler userHandler) {
        return RouterFunctions.route().GET("/user", userHandler::getUser).build();
    }
}

官网文档有更多示例可供参考：API文档，在RouterFunction中还可以增加一些过滤器，都是函数式的流式编程实现，自己尝试一下就可以很快理解了，这里我简单写了一个示例参考：

@Configuration
public class UserRouterCfg {

    public RouterFunction<ServerResponse> userRouterFunctions(UserHandler userHandler) {
        return RouterFunctions.route().filter((((serverRequest, handlerFunction) -> {
            ServerRequest.Headers headers = serverRequest.headers();
            List<String> tokenHeader = headers.header("token");
            if (tokenHeader.isEmpty()) {
                return ServerResponse.status(HttpStatus.FORBIDDEN).build();
            }
            return handlerFunction.handle(serverRequest);
        }))).GET("/user", userHandler::getUser).build();
    }
}