Spring Boot 2.0 WebFlux 快速入门介绍

boot-reactor.png

Reactive Manifesto(响应式宣言)

Reactive Streams的定义和原理可以参考 Reactive Manifesto(响应式宣言). 建议大家有时间读一下这个宣言,这个宣言只有两页,不会花太多时间,中英都是有。

Reactive Streams

Reactive Streams 是 JVM 中面向流的库标准和规范,具体内容可以参考一下Github

  • 处理可能无限数量的元素
  • 按顺序处理
  • 组件之间异步传递
  • 强制性非阻塞背压(Backpressure)

Backpressure(背压)

背压是一种常用策略,使得发布者拥有无限制的缓冲区存储元素,用于确保发布者发布元素太快时,不会去压制订阅者。

Reactive Streams(响应式流)

一般由以下组成:

  • 发布者:发布元素到订阅者
  • 订阅者:消费元素
  • 订阅:在发布者中,订阅被创建时,将与订阅者共享
  • 处理器:发布者与订阅者之间处理数据

Project Reactor

现在有了 Reactive Streams 这种标准和规范,现在我们就再了解一下Project Reactor。这个项目提供了基于Reactive Streams规范开发的响应式库。换句话说,它实现了规范。基本上,Reactor提供了两个API:

  • Mono:实现发布者,并返回 0 或 1 个元素
  • Flux:实现发布者,并返回 N 个元素

响应式编程

响应式编程是基于异步和事件驱动的非阻塞程序,只是垂直通过在 JVM 内启动少量线程扩展,而不是水平通过集群扩展。这就是一个编程范例,具体项目中如何体现呢?

在具体项目中,主要是通过基于 Reactive Streams 规范实现的框架 Reactor 来进行开发。

Spring Webflux

Spring Boot Webflux 就是基于 Reactor 实现的。Spring Boot 2.0 包括一个新的 spring-webflux 模块。该模块包含对响应式 HTTP 和 WebSocket 客户端的支持,以及对 REST,HTML 和 WebSocket 交互等程序的支持。一般来说,Spring MVC 用于同步处理,Spring Webflux 用于异步处理。

Spring Boot Webflux 有两种编程模型实现,一种类似 Spring MVC 注解方式,另一种是使用其功能性端点方式。

Spring Boot 2.0 WebFlux 特性

常用的 Spring Boot 2.0 WebFlux 生产的特性如下:

  • 响应式 API
  • 编程模型
  • 适用性
  • 内嵌容器
  • Starter 组件

还有对日志、Web、消息、测试及扩展等支持。

响应式 API

Reactor 框架是 Spring Boot Webflux 响应库依赖,通过 Reactive Streams 并与其他响应库交互。提供了 两种响应式 API:Mono 和 Flux。一般是将 Publisher 作为输入,在框架内部转换成 Reactor 类型并处理逻辑,然后返回 Flux 或 Mono 作为输出。

适用性

shiyingxing.png

WebFlux 和 MVC 有交集,方便大家迁移。但是注意:

  • MVC 能满足场景的,就不需要更改为 WebFlux。
  • 要注意容器的支持,可以看看下面内嵌容器的支持。
  • 微服务体系结构,WebFlux 和 MVC 可以混合使用。尤其开发 IO 密集型服务的时候,选择 WebFlux 去实现。

编程模型

Spring 5 web 模块包含了 Spring WebFlux 的 HTTP 抽象。类似 Servlet API , WebFlux 提供了 WebHandler API 去定义非阻塞 API 抽象接口。可以选择以下两种编程模型实现:

  • 注解控制层。和 MVC 保持一致,WebFlux 也支持响应性 @RequestBody 注解。
  • 功能性端点。基于 lambda 轻量级编程模型,用来路由和处理请求的小工具。和上面最大的区别就是,这种模型,全程控制了请求 - 响应的生命流程

内嵌容器

跟 Spring Boot 大框架一样启动应用,但 WebFlux 默认是通过 Netty 启动,并且自动设置了默认端口为 8080。另外还提供了对 Jetty、Undertow 等容器的支持。开发者自行在添加对应的容器 Starter 组件依赖,即可配置并使用对应内嵌容器实例。

但是要注意,必须是 Servlet 3.1+ 容器,如 Tomcat、Jetty;或者非 Servlet 容器,如 Netty 和 Undertow。

Starter 组件

跟 Spring Boot 大框架一样,Spring Boot Webflux 提供了很多 “开箱即用” 的 Starter 组件。Starter 组件是可被加载在应用中的 Maven 依赖项。只需要在 Maven 配置中添加对应的依赖配置,即可使用对应的 Starter 组件。例如,添加 spring-boot-starter-webflux 依赖,就可用于构建响应式 API 服务,其包含了 Web Flux 和 Tomcat 内嵌容器等。

开发中,很多功能是通过添加 Starter 组件的方式来进行实现。那么,Spring Boot 2.x 常用的 Starter 组件有哪些呢?

Spring Boot 2.0 WebFlux 组件

Spring Boot WebFlux 官方提供了很多 Starter 组件,每个模块会有多种技术实现选型支持,来实现各种复杂的业务需求:

  • Web:Spring WebFlux
  • 模板引擎:Thymeleaf
  • 存储:Redis、MongoDB、Cassandra,不支持 MySQL
  • 内嵌容器:Tomcat、Jetty、Undertow

Reactive Stream、Spring Reactor、WebFlux之间的关系

Reactive Streams 是规范,Reactor 实现了 Reactive Streams。Web Flux 以 Reactor 为基础,实现 Web 领域的反应式编程框架

关于Flux和Mono

Mono和Flux都是Publisher(发布者)。
其实,我们通常只会接触到 Publisher 这个接口,对应到 Reactor 便是 Mono 和 Flux。对于 Subscriber 和 Subcription 这两个接口,Reactor 必然也有相应的实现。但是,这些都是 Web Flux 和 Spring Data Reactive 这样的框架用到的。如果不开发中间件,通常我们是不会接触到的。

比如,在 Web Flux,你的方法只需返回 Mono 或 Flux 即可。代码基本也只使用 Mono 或 Flux 。而 Web Flux 则会实现 Subscriber ,onNext 时将业务开发人员编写的 Mono 或 Flux 转换为 HTTP Response 返回给客户端。

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