Spring 5 响应式编程

为什么是响应式编程

高层次的抽象与响应式编程导致了代码可读性的提高，因此开发人员可以主要关注定义业务逻辑的事件的相互依存性。

在高度并发的环境中，响应模式自然地适合于消息处理，这是一个常见的企业用例。

由于执行反压力的特性，响应式方法最适合控制生产者和消费者之间的流量，这将有助于避免内存不足。

对于一个或几个线程，IO绑定任务可以通过异步和非阻塞方式执行，而且不阻塞当前线程。

在高交互和实时应用程序或任何操作/事件时，都可能触发多个连接子系统的通知，在这种情况下响应式编程可以更有效的进行管理。

用于响应式编程实现的理想案例

• 大量的交易处理服务，如银行部门。

• 大型在线购物应用程序的通知服务，如亚马逊。

• 股票价格同时变动的股票交易业务。

响应流 (Reactive Streams)

“响应流”定义一个 API 规范，其中包含一组最小的接口，这些接口公开了定义非阻塞反压力的数据流的操作和实体的方法。

随着反压力的引入，响应流允许用户控制来自出版商的数据交换速率。

响应流 API java.util.concurrent.flow 已正式成为 java 9 的一部分。

响应流主要用作互操作层。

Spring 5 提供的响应式编程

Spring-Web-Reactive 模块和 Spring MVC 都支持相同的 @Controller 编程，但 Spring-Web-Reactive 是在 Reactive 和非阻塞引擎上执行的。

Spring-Web-Reactive 模块和 Spring MVC 共享许多通用的算法，但 Spring-Web-Reactive 模块已经重新定义了许多 Spring MVC 契约，例如 HandlerMapping和HandlerAdapter，以使它们变得异步和非阻塞，以及启用响应式 HTTP 请求和响应（以 RouterFunction 和 HandlerFunction 的形式）。

除了现有的 RestTemplate 外，新的响应式 WebClient 也在 Spring 5 中引入。

Spring Web Reactive 使用 Servlet 3.1 提供了非阻塞 I/O，并运行在 Servlet 3.1 容器上。

Spring WebFlux 提供了两种编程模型可供选择。

1. 注解式控制器：这些与 Spring MVC 相同，在使用一些 Spring-Web 模块提供的附加注解的情况下。Spring MVC 和 WebFlux 控制器都支持 Reactive 返回类型。另外，WebFlux 还支持 Reactive @RequestBody 参数。

2. 函数式编程模型：基于 lambda 的轻量级小型库，用于给出路由和处理请求的实用程序。

Spring Web Reactive vs. Spring Web MVC

Spring 5 包含了 Spring Web Reactive（在 spring-web-reactive 模块下）和 Spring Web MVC（在 spring-webmvc 模块下）。

虽然 Spring Web Reactive 和 Spring Web MVC 模块共享了很多算法，但是由于 Spring Web Reactive 能够在响应式的非阻塞 Reactive Streams HTTP 适配器层上运行，因此它们之间不共享代码。

Spring MVC 执行需要 Servlet 容器，而 Spring Web Reactive 也可以在非 Servlet 运行时上运行，比如在 Netty 和 Undertow 上运行。

如果对具有轻量级、函数式的 Web 框架的非阻塞 Web 栈的必要要求，并与 Java 8 lambda 或 Kotlin一起使用，则应该考虑从 Spring MVC 应用程序切换到 Spring Web Reactive。

响应式编程的基本结构

这是一个 2.0.0 M5 版本的  pom.xml ，依赖于 WebFiux。

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.0.0.M5</version>
</parent>
<dependencies>         
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>                               </dependency>
</dependencies>

传统方法 VS. 响应方法

在传统方法中，执行将被阻塞，并将一直等到您的服务执行完成为止。在下面的代码中，在第一个 print 语句之后，程序执行将 被阻塞并等待 服务执行完成。在服务执行完成后，将恢复程序执行，并执行第二个 print 语句 。

@GetMapping("/traditional")
public List < Product > getAllProducts() {
    System.out.println("Traditional way started");
    List < Product > products = prodService.getProducts("traditional");
    System.out.println("Traditional way completed");
    return products;
}

在响应方法中，程序执行将继续，而不用等待服务执行的完成。在下面的代码中，在第一个 print 语句之后，第二个 print 语句将以非阻塞的方式执行，而无需等待服务执行的完成。Flux stream 将随着产品数据的可用性而被填充。

@GetMapping(value = "/reactive", .TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
public Flux < Product > getAll() {
    System.out.println("Reactive way using Flux started");
    Flux < Product > fluxProducts = prodService.getProductsStream("Flux");
    System.out.println("Reactive way using Flux completed");
    return fluxProducts;
}

Reactive Web Client

除了现有的 RestTemplate 之外，Spring 5 还引入了 Reactive WebClient。

ClientHttpRequest 和 ClientHttpResponse 抽象将请求和响应主体使用 Flux <DataBuffer> 公开，并在读和写端提供完全背压支持。

来自 Spring Core 的编码器和解码器抽象也用在客户端，用于将字节序的 Flus 序列化或发序列化成类型对象。

下面是一个 Reactive WebClient 的示例，它调用终端并接收及处理 Reactive Stream Flux 对象。

@GetMapping("/accounts/{id}/alerts")
public Flux < Alert > getAccountAlerts(@PathVariable Long id) {
    WebClient webClient = new WebClient(new ReactorClientHttpConnector());
    return this.repository.getAccount(id).flatMap(account -> webClient.perform(get("/alerts/{key}", account.getKey())).extract(bodyStream(Alert.class)));
}

Spring 5 的局限

• 对 Reactive 应用程序进行故障诊断有点困难，并且你有可能在解决问题的同时，意外地阻塞了已经引入的代码。

• 大多数传统的基于 Java 的集成库仍然是阻塞的。

• 可用于 Reactive 数据存储的选项是非常有限的，少数 NoSQL 数据库（如 MongoDB）除外。

• Spring Security 仍然不被支持。