Spring-webflux 响应式编程的实例详解

Java
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2023-02-05
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标签   Spring
目录
  • 1. 前言
  • 2. Spring-webflux简介
  • 3. 什么是“响应式”
  • 4. Spring-webflux的响应式API
  • 5. Spring MVC 还是 WebFlux？
  • 6. 并发模型
  • 7. webflux使用
  • 8. 测试

1. 前言

Spring 提供了两个并行堆栈。一种是基于带有 Spring MVC 和 Spring Data 结构的 Servlet API。另一个是完全反应式堆栈，它利用了 Spring WebFlux 和 Spring Data 的反应式存储库。在这两种情况下，Spring Security 都提供了对两种堆栈的支持。

反应式宣言

2. Spring-webflux简介

Spring WebFlux 是在 5.0 版中添加的。它是完全无阻塞的，支持 Reactive Streams背压，并且可以在 Netty、Undertow 和 Servlet 3.1+ 容器等服务器上运行。

Spring-webflux官网

3. 什么是“响应式”

所谓响应式，举个例子，当调用一个api获取数据时，无需阻塞等待数据返回，而是当有数据返回时会进行告知。可见响应式是非阻塞的，意味着调用方法后，CPU可以去做别的事情，当接收到数据响应时CPU再回来处理，这种方式提高了系统的吞吐量。

而响应式编程，其实是为这种异步非阻塞的流式编程制定的一套标准。流式编程已不陌生了，Java8提供的stream api就是这种风格。这套标准包括对运行环境（JVM、JavaScript）以及网络协议相关的规范。

和传统的阻塞式servlet容器不一样。响应式容器能进一步提高资源的利用率，避免线程长时间处于等待状态，能以较少的线程处理更多的请求，缺点是整个处理链路必须是异步的，是基于事件响应的，不能阻塞事件线程，不然服务器性能会急剧下降，当然spring webflux并不能完整的替代传统的阻塞式容器，可根据需求进行选型。

应用案例：Geteway

所有微服务的请求都会通过网关，如果采用mvc 对于并发量有一定的瓶颈。

4. Spring-webflux的响应式API

Spring-webflux框架是基于Reactor这个开源项目开发的。Reactor框架是跟Spring紧密配合的。

里边提供了两种API类型，分别是Mono和Flux；

  • Mono表示0 或 1个元素，
  • Flux表示0 至 N个元素，

5. Spring MVC 还是 WebFlux？

这两个web框架分别代表着两种不同类型的编程流派，官方给出了一个图作为对比如下

建议考虑以下具体点：

  • 如果您有一个运行良好的 Spring MVC 应用程序，则无需更改。命令式编程是编写、理解和调试代码的最简单方法。您可以选择最多的库，因为从历史上看，大多数都是阻塞的。
  • Spring WebFlux 提供与该领域中其他人相同的执行模型优势，并且还提供服务器选择（Netty、Tomcat、Jetty、Undertow 和 Servlet 3.1+ 容器）、编程模型（带注释的控制器和功能性 Web 端点）的选择，以及反应库（Reactor、RxJava 或其他）的选择。
  • 如果您对用于 Java 8 lambda 或 Kotlin 的轻量级、功能性 Web 框架感兴趣，您可以使用 Spring WebFlux 功能性 Web 端点。对于要求不那么复杂的小型应用程序或微服务来说，这也是一个不错的选择，它们可以从更高的透明度和控制中受益。
  • 在微服务架构中，您可以混合使用带有 Spring MVC 或 Spring WebFlux 控制器或带有 Spring WebFlux 功能端点的应用程序。在两个框架中都支持相同的基于注释的编程模型，可以更轻松地重用知识，同时为正确的工作选择正确的工具。
  • 评估应用程序的一种简单方法是检查其依赖关系。如果您要使用阻塞持久性 API（JPA、JDBC）或网络 API，那么 Spring MVC 至少是常见架构的最佳选择。Reactor 和 RxJava 在单独的线程上执行阻塞调用在技术上是可行的，但您不会充分利用非阻塞 Web 堆栈。
  • 如果您有一个调用远程服务的 Spring MVC 应用程序，请尝试响应式WebClient. 您可以直接从 Spring MVC 控制器方法返回反应类型（Reactor、RxJava或其他）。每个呼叫的延迟或呼叫之间的相互依赖性越大，好处就越显着。Spring MVC 控制器也可以调用其他响应式组件。
  • 如果您有一个大型团队，请记住向非阻塞、函数式和声明式编程转变的陡峭学习曲线。在没有完全开关的情况下启动的一种实用方法是使用 reactive WebClient。除此之外，从小处着手并衡量收益。我们预计，对于广泛的应用，这种转变是不必要的。如果您不确定要寻找什么好处，请先了解非阻塞 I/O 的工作原理（例如，单线程 Node.js 上的并发性）及其影响。

其次： webflux兼容大部分springmvc的注解，也可以像mvc那样创建controller处理请求。

区别：

  • WebFlux是完全异步非阻塞的，SpringMVC是同步阻塞的。
  • WebFlux采用异步响应式编程，SpringMVC采用命令式编程。
  • WebFlux由于完全异步，所有操作数据库的框架，以及数据库也都要求是支持异步的，所以目前不支持Mybatis、不支持Oracle数据库。

6. 并发模型

尽管webmvc和webflux都支持使用注解来定义一个Controller，但是其实现方式完全不同。

webmvc是一个Servlet应用，实现是阻塞式IO，其维护一个线程池来处理每一个用户请求，也就是当Servlet容器启动时，就会创建比如10个线程出来，因此系统吞吐量的瓶颈在于有限的连接数和阻塞的请求处理过程。

webflux可以基于netty这样的NIO网络框架，它只需要很少的几个工作线程（Event loop worker）就能够处理并响应请求。由于无需阻塞等待方法返回，CPU资源就得到了更好的利用。

webflux并不能让程序运行地更快；而是提高了并发处理请求的能力，即提高系统吞吐量。

7. webflux使用

pom依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
        <version>2.5.9</version>
    </dependency>
</dependencies>

定义对象：

public class Person {
    private Integer id;
    private Integer age;
    private String name;
 
    public Person(Integer id, Integer age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
 
    public Person() {
    }
 
    public Integer getId() {
        return id;
    }
 
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
 
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

然后定义PersonController，响应式风格中不再使用@RequestMapping声明地址映射，而是通过RouterFunctions.route().GET()方法:

@Configuration
public class PersonRouter {
    @Resource
    private PersonHandler personHandler;
    @Bean
    public RouterFunction<ServerResponse> personRoutes() {
        return RouterFunctions.route()
                .GET("/person/{id}", RequestPredicates.accept(MediaType.APPLICATION_JSON), personHandler::getPerson)
                .GET("/person", RequestPredicates.accept(MediaType.APPLICATION_JSON), personHandler::listPeople)
                .POST("/person", personHandler::createPerson)
                .build();
    }
}

在PersonHandler中处理对应的HTTP请求，等同于MVC架构中的Service层

@Component
public class PersonHandler {
 
    @Resource
    private IPersonDao personDao;
 
    public Mono<ServerResponse> listPeople(ServerRequest request) {
        Flux<Person> people = personDao.getList();
        return ServerResponse.ok()
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
                .body(people, Person.class);
    }
 
    public Mono<ServerResponse> createPerson(ServerRequest request) {
        return request.bodyToMono(Person.class)
                .flatMap(i -> personDao.savePerson(i))
                .flatMap(p -> ServerResponse.ok().bodyValue(p));
    }
 
    public Mono<ServerResponse> getPerson(ServerRequest request) {
        int personId = Integer.parseInt(request.pathVariable("id"));
        return personDao.getPerson(personId)
                .flatMap(person -> ServerResponse.ok().contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).bodyValue(person))
                .switchIfEmpty(ServerResponse.notFound().build());
    }
}

IPersonDao

public interface IPersonDao {
 
    /**
     * 获取所有person
     * @author: yh
     * @date: 2022/9/4
     * @return Flux<Person>
     */
    Flux<Person> getList();
 
    /**
     * 保存对象
     * @param person person
     * @author: yh
     * @date: 2022/9/4
     * @return Mono<Void>
     */
    Mono<Void> savePerson(Person person);
 
    /**
     * 根据id查询
     * @param id id
     * @author: yh
     * @date: 2022/9/4
     * @return Mono<Person>
     */
    Mono<Person> getPerson(Integer id);
}

PersonDao

@Component
public class PersonDao implements IPersonDao {
 
    private final List<Person> personList = new ArrayList<>();
 
    public PersonDao() {
        this.personList.add(new Person(1, 17, "张三"));
        this.personList.add(new Person(2, 18, "李四"));
    }
 
    @Override
    public Flux<Person> getList() {
        return Flux.fromIterable(personList);
    }
 
    @Override
    public Mono<Void> savePerson(Person person) {
        personList.add(person);
        System.out.println("personList.size = " + personList);
        return Mono.empty();
    }
 
    @Override
    public Mono<Person> getPerson(Integer id) {
        return Mono.justOrEmpty(personList.stream().filter(p -> p.getId().equals(id)).findFirst());
    }
}
@SpringBootApplication
@EnableWebFlux
public class SpringWebfluxSessionApplication implements WebFluxConfigurer {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringWebfluxSessionApplication.class, args);
    }
}

8. 测试

通过启动日志可以证实Spring-webflux是默认使用Netty提供HTTP服务

GET请求：http://127.0.0.1:8080/person

POST请求：http://127.0.0.1:8080/person

boyd:

{
    "id": 9,
    "age": 17,
    "name": "张三"
}

控制台输出：

GET请求：http://127.0.0.1:8080/person/9

完整代码已上传 Gitee Spring整合常用组件

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