Spring-webflux 响应式编程的实例详解

2022-11-13 16:11:15 spring

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 {

    
    Flux<Person> getList();

    
    Mono<Void> savePerson(Person 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

到此这篇关于Spring-webflux 响应式编程的文章就介绍到这了,更多相关Spring webflux 响应式编程内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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