Spring 5 新功能：函数式 Web 框架

就像在昨天Juergen发布的博客的一样，Spring 5.0框架第二个里程碑版本中介绍了一个新的函数式web框架。在这篇文章中，我将更详细的介绍这个框架。

紧记该函数式web框架是在Spring5.0第一个里程碑版本基础上构建的。并且我们依旧提供基于注解的请求处理（例如@Controller,@RequestMapping)，关于基于注解的请求处理部分的相关信息请查阅关于Spring5.0第一个里程碑版本的博客。

核心组件

我将通过依次介绍HandlerFunction,RouterFunction以及FilterFunction 等核心组件来介绍整个框架。这三个接口以及本文中其他类型都可以在org.springframework.web.reactive.function包中找到。

处理功能

新框架的起点是HandlerFunction，其实质是Function>，其中的Request 和 Response都是新定义的不可变接口，提供了基础的对JDK8优化的HTTP消息描述DSL。有一个便捷的构造Response实例的构造器，与ResponseEntity中的十分相似。注解方式中与HandlerFunction相对应的是@RequestMapping所注解的方法。

如下是“Hello World”的处理方法，它返回了状态为200，body为字符串的消息。

HandlerFunction helloWorld =
  request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" ));

如上，构建于Reactor之上的处理方法是完全的响应式的（reactive），它们可以接受Flux、Mono或者其他相应流（Reactive Streams）的发布者作为返回类型的参数。

需要注意的是处理方法本身是没有副作用的，因为它将response作为返回值，而不是作为参数（对比Servlet.service(ServletRequest,ServletResponse)，其实质是BiConsumer）。无副作用的方法有很多好处：更有利于测试、构建和优化。

路由功能

入站请求是由RouterFunction，(即Function>)路由到HandlerFunction中去的。当满足条件匹配时，路由方法会执行处理方法，否则会返回一个空结果。路由方法与@RequestMapping注解的作用相似。但是，还有一个显著的区别：用注解时路由会被限制到注解的value所能表达的范围，处理这些方法的覆盖是困难的；当用路由方法的时候，代码就在那里，可以轻松的覆盖或替换。

如下是一个路由方法的例子，包含了一个行内的处理方法。这里看起来有一点冗余，不必担心，因为后面我们将会将它变得精简。

RouterFunction helloWorldRoute =
  request -> {
    if  (request.path().equals( "/hello-world" )) {
      return  Optional.of(r -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )));
    }  else  {
      return  Optional.empty();
    }
  };

一般不用写完整的路由方法，而是静态引入RouterFunctions.route()，这样就可以用请求判断式（RequestPredicate） (即 Predicate)和处理方法（HandlerFunction）创建路由方法了。如果判断式判断成功则返回处理方法，否则返回空结果。如下是用route方法方式重写上面的例子：

RouterFunction helloWorldRoute =
  RouterFunctions.route(request -> request.path().equals( "/hello-world" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )));

静态引入RequestPredicates.*后就可以使用那些常用的判断式了，如匹配路径、HTTP方法、content-type等。这样上面的例子将会变得更精简：

RouterFunction helloWorldRoute =
  RouterFunctions.route(RequestPredicates.path( "/hello-world" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )));

组合功能

两个路由方法可以被组合成一个新的路由方法，可以路由任意处理方法：如果第一个路由不匹配则执行第二个。可以通过调用RouterFunction.and()方法实现，如下：

RouterFunction route =
  route(path( "/hello-world" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )))
  .and(route(path( "/the-answer" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "42" ))));

上面的例子如果路径匹配/hello-world会返回“Hello World”，如果匹配/the-answer则返回“42”。如果都不匹配则返回一个空的Optional对象。注意，组合的路由是按顺序执行的，所以应该将更通用的方法放到更明确的方法的前面。

请求判断式也是可以组合的，通过调研and或者or方法。正如预期的一样：and表示给定的两个判断式同时满足则组合判断式满足，or则表示任意判断式满足。如下：

RouterFunction route =
  route(method(HttpMethod.GET).and(path( "/hello-world" )),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )))
  .and(route(method(HttpMethod.GET).and(path( "/the-answer" )),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "42" ))));

实际上，RequestPredicates中的大部分判断式都是组合的！比如RequestPredicates.GET(String)是RequestPredicates.method(HttpMethod)和RequestPredicates.path(String)的组合。所以上面的例子可以重写为：

RouterFunction route =
  route(GET( "/hello-world" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( "Hello World" )))
  .and(route(GET( "/the-answer" ),
    request -> Response.ok().body(fromObject( 42 ))));

方法引用

此外，目前为止我们的处理方法都是行内的lambda表达式。尽管这样很适合于实例和简短的例子，但是当结合请求路由和请求处理两个关注点时，可能就有变“混乱”的趋势了。所以我们将尝试将他们简化。首先，创建一个包含处理逻辑的类：

class  DemoHandler {
  public  Response helloWorld(Request request) {
    return  Response.ok().body(fromObject( "Hello World" ));
  }
  public  Response theAnswer(Request request) {
    return  Response.ok().body(fromObject( "42" ));
  }}

注意，这两个方法的签名都是和处理方法兼容的。这样就可以方法引用了：

DemoHandler handler =  new  DemoHandler();  // or obtain via DI
RouterFunction route =
  route(GET( "/hello-world" ), handler::helloWorld)
  .and(route(GET( "/the-answer" ), handler::theAnswer));

过滤功能

由路由器函数进行映射的路由可以通过调用 RouterFunction.filter(FilterFunction) 来进行过滤, 这里的 FilterFunction 其实就是一个 BiFunction, Response>。函数的处理器（handler）参数代表的就是整个链条中的下一项: 这是一个典型的 HandlerFunction, 但如果附加了多个过滤器的话，它也能够是另外的一个 FilterFunction。让我们向路由添加一个日志过滤器：

RouterFunction route =
  route(GET( "/hello-world" ), handler::helloWorld)
  .and(route(GET( "/the-answer" ), handler::theAnswer))
  .filter((request, next) -> {
    System.out.println( "Before handler invocation: "  + request.path());
    Response response = next.handle(request);
    Object body = response.body();
    System.out.println( "After handler invocation: "  + body);
    return  response;
  });

注意这里对下一个处理器的调用时可选的。这个在安全或者缓存的场景中是很有用的 (例如只在用户拥有足够的权限时才调用 next)。

因为 route 是一个没有被绑定的路由器函数，我们就得知道接下来的处理会返回什么类型的响应消息。这就是为什么我们在过滤器中要以一个 Response 结束, 那样它就会可能有一个 String 类型的响应消息体。我们可以通过使用 RouterFunction.andSame() 而不是 and() 来完成这件事情。这个组合方法要求路由器函数参数是同一个类型。例如，我们可以让所有的响应消息变成小写的文本形式:

RouterFunction route =
  route(GET( "/hello-world" ), handler::helloWorld)
  .andSame(route(GET( "/the-answer" ), handler::theAnswer))
  .filter((request, next) -> {
    Response response = next.handle(request);
    String newBody = response.body().toUpperCase();
    return  Response.from(response).body(fromObject(newBody));
  });

使用注解的话，类似的功能可以使用 @ControllerAdvice 或者是一个 ServletFilter 来实现。

运行一个服务端

所有这些都很不错，不过仍然有一块欠缺：我们如何实际地将这些函数在一个 HTTP 服务器中跑起来呢? 答案毋庸置疑，那就是通过调用另外的一个函数。 你可以通过使用 RouterFunctions.toHttpHandler() 来将一个路由器函数转换成 HttpHandler。HttpHandler 是 Spring 5.0 M1 中引入的一个响应式抽象: 它能让你运行许多的响应式运行时: Reactor Netty, RxNetty, Servlet 3.1+, 以及 Undertow。在本示例中，我们已经展示了在 Reactor Netty 中运行一个路由会是什么样子的。对于 Tomcat 来说则是像下面这个样子：

HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(route);
HttpServlet servlet =  new  ServletHttpHandlerAdapter(httpHandler);
Tomcat server =  new  Tomcat();
Context rootContext = server.addContext( "" ,
  System.getProperty( "java.io.tmpdir" ));
Tomcat.addServlet(rootContext,  "servlet" , servlet);
rootContext.addServletMapping( "/" ,  "servlet" );
tomcatServer.start();

需要注意的意见事情就是上面的东西并不依赖于一个 Spring 应用程序上下文。就跟 JdbcTemplate 以及其它 Spring 的工具类那样, 要不要使用应用程序上下文是可以选的: 你可以将你的处理器和路由器函数在一个上下文中进行绑定，但并不是必须的。
还要注意的就是你也可以将一个路由器函数转换到一个 HandlerMapping中去，那样就它可以在一个 DispatcherHandler (可能是跟响应式的 @Controllers 并行)中运行了。

转载：Spring 5 新功能：函数式 Web 框架

英文原文：New in Spring 5: Functional Web Framework