JAVA背压

Reactive Streams:一种支持背压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。

Reactive Streams主要解决背压(back-pressure)问题。当传入的任务速率大于系统处理能力时,数据处理将会对未处理数据产生一个缓冲区。

背压依我的理解来说,是指订阅者能和发布者交互(通过代码里面的调用request和cancel方法交互),可以调节发布者发布数据的速率,解决把订阅者压垮的问题。关键在于上面例子里面的订阅关系Subscription这个接口,他有request和cancel 2个方法,用于通知发布者需要数据和通知发布者不再接受数据。

我们重点理解背压在jdk9里面是如何实现的。关键在于发布者Publisher的实现类SubmissionPublisher的submit方法是block方法。订阅者会有一个缓冲池,默认为Flow.defaultBufferSize() = 256。当订阅者的缓冲池满了之后,发布者调用submit方法发布数据就会被阻塞,发布者就会停(慢)下来;订阅者消费了数据之后(调用Subscription.request方法),缓冲池有位置了,submit方法就会继续执行下去,就是通过这样的机制,实现了调节发布者发布数据的速率,消费得快,生成就快,消费得慢,发布者就会被阻塞,当然就会慢下来了。

Reactive Streams由4个Java接口构成:

  • 处理器(Processor)
  • 发布商(Publisher)
  • 订阅用户(Subscriber)
  • 订阅(Subscription)

Flow类允许相互关联的接口和静态方法来建立流控制组件,其中发布者产生由一个或多个订阅者消费的项目,每个订阅者由订阅管理。

Reactive Streams构建在java.util.concurrent.Flow容器对象下,开发者可以在这里找到Flow.Publisher,一个用作lambda表达式或方法引用的赋值目标功能接口。该接口可以让开发者更容易生成Flow.Subscription元素,并且将它们链接在一起。

另一个元素Flow.Subscriber,是异步工作机制,由请求触发。它可以从Flow.Subscription请求多个元素,开发者还可以根据需要自定义缓冲区大小。

背压示例代码1

/**
 * reactive stream
 * 背压
 */
@Slf4j
public class ReactiveExample1 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //1.发布者
        SubmissionPublisher<String> publisher = new SubmissionPublisher<>();

        //2. 订阅者
        Flow.Subscriber subscriber = new Flow.Subscriber() {
            private Flow.Subscription subscription;

            @Override
            public void onSubscribe(Flow.Subscription subscription) {
                log.info("onSubscribe");
                //请求数据
                subscription.request(1);
                this.subscription = subscription;
            }

            /**
             * 处理数据
             * @param item
             */
            @Override
            public void onNext(Object item) {
                log.info("item:{}", item);
                log.info("onNext");
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                this.subscription.request(1);
            }

            /**
             * 数据处理异常
             * @param throwable
             */
            @Override
            public void onError(Throwable throwable) {
                log.info("onError");
            }

            /**
             * 数据完成
             */

            @Override
            public void onComplete() {
                log.info("onComplete");
            }
        };

        // 3. 建立关系
        publisher.subscribe(subscriber);
        // 4. 生产数据
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            publisher.submit("test" + i);
            log.info("submit:{}","test" + i);
        }

        // 5 .结束关闭
        publisher.close();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);

    }
}

11:28:53.864 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onSubscribe
11:28:53.878 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test0
11:28:53.879 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test0
11:28:53.881 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:28:53.881 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test1
11:28:53.881 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test2
.
.
.
.
.
.
11:28:53.896 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test252
11:28:53.896 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test253
11:28:53.896 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test254
11:28:53.897 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test255
11:28:53.897 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test256
11:28:55.882 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test257
11:28:55.882 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test1
11:28:55.883 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:28:57.884 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test2
11:28:57.884 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test258
11:28:57.884 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:28:59.885 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test3
11:28:59.885 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test259
11:28:59.885 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:29:01.886 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test4
11:29:01.886 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:29:01.886 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test260
11:29:03.886 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test5
11:29:03.886 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test261
11:29:03.886 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:29:05.887 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test6
11:29:05.887 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test262
11:29:05.887 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext
11:29:07.888 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - item:test7
11:29:07.888 [main] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - submit:test263
11:29:07.888 [ForkJoinPool.commonPool-worker-3] INFO cn.wyj.learn.reactive.ReactiveExample1 - onNext

根据运行结果我们可以看到任务提交256 后就不能直接提交了, 消费者消费完一条消息后又可以提交一条数据,这些就起到了流控的作用

传统的发布订阅模式, 生产者并不能够根据消费者调节生成速率


@Slf4j
public class NormalPublisherSubscriber {

    public static void main(String[] args) {

        BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingDeque();

        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        //订阅者,消费者
        executorService.submit(() -> {
            try {
                while (true) {
                    String take = queue.take();
                    log.info("Received :{}", take);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        //发布者,生产者
        executorService.submit(() -> {
            try {
                queue.put("test1");
                queue.put("test2");
                queue.put("test3");
                queue.put("test4");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        });
        executorService.shutdown();

    }
}

参考1 https://www.imooc.com/article/27181

参考2 https://blog.csdn.net/houzhizhen/article/details/78195210

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