springboot — 响应式编程WebFlux框架解析
1、Spring Boot 2.0 WebFlux概述
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。我们在Springboot 官网可以看到对WebFlux的介绍：
根据官方的说法，webflux主要在如下两方面体现出独有的优势：
1）非阻塞式
其实在servlet3.1提供了非阻塞的API，WebFlux提供了一种比其更完美的解决方案。使用非阻塞的方式可以利用较小的线程或硬件资源来处理并发进而提高其可伸缩性
2) 函数式编程
Spring5必须让你使用java8，那么函数式编程就是java8重要的特点之一，而WebFlux支持函数式编程来定义路由端点处理请求。
2、Spring Boot 2.0 WebFlux 特性
2.1 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。
Mono 是响应流 Publisher ，即要么成功发布元素，要么错误:
Mono 常用的方法有：
- Mono.create()：使用 MonoSink 来创建 Mono
- Mono.justOrEmpty()：从一个 Optional 对象或 null 对象中创建 Mono。
- Mono.error()：创建一个只包含错误消息的 Mono
- Mono.never()：创建一个不包含任何消息通知的 Mono
- Mono.delay()：在指定的延迟时间之后，创建一个 Mono，产生数字 0 作为唯一值
Flux 是响应流 Publisher ，即要么成功发布 0 到 N 个元素，要么错误。Flux 其实是 Mono 的一个补充。
所以要注意：如果知道 Publisher 是 0 或 1 个，则用 Mono。
Flux 最值得一提的是 fromIterable 方法。fromIterable(Iterable it) 可以发布 Iterable 类型的元素。当然，Flux 也包含了基础的操作：map、merge、concat、flatMap、take，这里就不展开介绍了。
2.2 适用性
官网上SpringMVC和SpringWebFlux的对比图：
一图就很明确了，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。因为命令式编程是编写、理解和调试代码的最简单方法。因为老项目的类库与代码都是基于阻塞式的。
-
如果你的团队打算使用非阻塞式web框架，WebFlux确实是一个可考虑的技术路线，而且它支持类似于SpringMvc的Annotation的方式实现编程模式，也可以在微服务架构中让WebMvc与WebFlux共用Controller，切换使用的成本相当小
-
在SpringMVC项目里如果需要调用远程服务的话，你不妨考虑一下使用WebClient，而且方法的返回值可以考虑使用Reactive Type类型的，当每个调用的延迟时间越长，或者调用之间的相互依赖程度越高，其好处就越大
-
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。
2.3 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
2.4 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。
2.5 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。
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
3、Spring Boot WebFlux 入门实践
基础环境：
- JDK 1.8
- Maven 3.5.2
- Spring Boot 2.1.3.RELEASE
- 工程名：springboot-webflux-2-restful
3.1 添加依赖：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.projectreactor</groupId>
<artifactId>reactor-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
-
spring-boot-starter-webflux 依赖，是我们核心需要学习 webflux 的包，里面默认包含了 spring-boot-starter-reactor-netty 、spring 5 webflux 包。也就是说默认是通过 netty 启动的。
-
reactor-test、spring-boot-starter-test 两个依赖搭配是用于单元测试。
-
spring-boot-maven-plugin 是 Spring Boot Maven 插件，可以运行、编译等调用。
3.2 对象
新建城市（City）对象 City，城市包含了城市编号、省份编号、城市名称和描述，代码如下：
/**
* 城市实体类
*
*/
@Getter
@Setter
public class City {
/**
* 城市编号
*/
private Long id;
/**
* 省份编号
*/
private Long provinceId;
/**
* 城市名称
*/
private String cityName;
/**
* 描述
*/
private String description;
}
3.3 数据访问层
新建 CityRepository，作为编写城市数据访问层类 Repository：
@Repository
public class CityRepository {
private ConcurrentMap<Long, City> repository = new ConcurrentHashMap<>();
private static final AtomicLong idGenerator = new AtomicLong(0);
public Long save(City city) {
Long id = idGenerator.incrementAndGet();
city.setId(id);
repository.put(id, city);
return id;
}
public Collection<City> findAll() {
return repository.values();
}
public City findCityById(Long id) {
return repository.get(id);
}
public Long updateCity(City city) {
repository.put(city.getId(), city);
return city.getId();
}
public Long deleteCity(Long id) {
repository.remove(id);
return id;
}
}
@Repository 用于标注数据访问组件，即 DAO 组件。实现代码中使用名为 repository 的 Map 对象作为内存数据存储，并对对象具体实现了具体业务逻辑。CityRepository 负责持久层（数据操作）相关的封装组织，完成新增、查询、删除等操作。
3.4 添加处理类Handler
新建城市（City）例子的处理类 CityHandler，代码如下：
@Component
public class CityHandler {
private final CityRepository cityRepository;
@Autowired
public CityHandler(CityRepository cityRepository) {
this.cityRepository = cityRepository;
}
public Mono<Long> save(City city) {
return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityRepository.save(city)));
}
public Mono<City> findCityById(Long id) {
return Mono.justOrEmpty(cityRepository.findCityById(id));
}
public Flux<City> findAllCity() {
return Flux.fromIterable(cityRepository.findAll());
}
public Mono<Long> modifyCity(City city) {
return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityRepository.updateCity(city)));
}
public Mono<Long> deleteCity(Long id) {
return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityRepository.deleteCity(id)));
}
}
从返回值可以看出，Mono 和 Flux 适用于两个场景，即：
- Mono：实现发布者，并返回 0 或 1 个元素，即单对象
- Flux：实现发布者，并返回 N 个元素，即 List 列表对象
有人会问，这为啥不直接返回对象，比如返回 City/Long/List。原因是，直接使用 Flux 和 Mono 是非阻塞写法，相当于回调方式。利用函数式可以减少了回调，因此会看不到相关接口。反应了是 WebFlux 的好处：集合了非阻塞 + 异步。
3.5 控制器类 Controller
Spring Boot WebFlux 也可以使用自动配置加注解驱动的模式来进行开发。
创建名为 CityWebFluxController 来处理不同的 HTTP Restful 业务请求。代码如下：
@RestController
@RequestMapping(value = "/city")
public class CityWebFluxController {
@Autowired
private CityHandler cityHandler;
@GetMapping(value = "/{id}")
public Mono<City> findCityById(@PathVariable("id") Long id) {
return cityHandler.findCityById(id);
}
@GetMapping()
public Flux<City> findAllCity() {
return cityHandler.findAllCity();
}
@PostMapping()
public Mono<Long> saveCity(@RequestBody City city) {
return cityHandler.save(city);
}
@PutMapping()
public Mono<Long> modifyCity(@RequestBody City city) {
return cityHandler.modifyCity(city);
}
@DeleteMapping(value = "/{id}")
public Mono<Long> deleteCity(@PathVariable("id") Long id) {
return cityHandler.deleteCity(id);
}
}
这样子大致就完成了用 Spring Boot WebFlux 的注解控制层技术创建的 CRUD WebFlux 应用demo;