響應式Spring的道法術器（Spring WebFlux 快速上手 + 全面介紹）

https://blog.51cto.com/liukang/2090163

1. Spring WebFlux 2小時快速入門

Spring 5 之使用Spring WebFlux開發響應式應用。

1. lambda與函數式（15min）
2. Reactor 3 響應式程式設計庫（60min）
3. Spring Webflux和Spring Data Reactive開發響應式應用（45min）

通過以上内容相信可以對Spring 5.0 推出的響應式開發有了初步的體會。如果希望有更加深入的了解，歡迎閱讀下邊的系列文章——

2. 響應式Spring的道法術器

這個系列的文章是為了記錄下自己 學習Spring響應式程式設計 的所得，也希望能夠幫助到更多的朋友。

原諒我标題黨了，希望能從道、法、術、器四個層面盡量全面地學習和介紹關于Spring響應式程式設計的方方面面。

【道】響應式程式設計的概念、原則、特性與方法

• 1.1 什麼是響應式程式設計：響應式程式設計= 資料流 + 變化傳遞 + 聲明式；
• 1.2 響應式流：響應式流的 異步非阻塞和 回壓（也有翻譯為“背壓”、“負壓”的）特性，分析與多線程并發方案以及基于回調和CompletableFuture的異步開發方式的不同；
• 1.3 Hello,reactive world，通過執行個體學習用lambda、Reactor 3、Spring Webflux和Spring Data Reactive開發響應式應用的方法和技巧；
• 1.4 異步非阻塞有多給力，使用gatling對基于Spring Webmvc和Spring Webflux的Web服務端應用進行負載測試，通過Spring WebClient與RestTemplate的性能對比并結合Netflix的案例了解異步Http用戶端的性能提升，然後使用YCSB對MongoDB的同步和異步驅動進行負載測試，通過測試資料分析異步非阻塞的性能優勢；
• 1.5 響應式系統，介紹響應式宣言，以及響應式程式設計和響應式系統的差別與聯系。

【法】系統介紹響應式程式設計庫的使用與原理

• 2.1 照虎畫貓深入了解響應式流規範，介紹響應式流規範及響應式開發核心接口，通過自己動手編寫響應式開發庫，了解内部實作機制，是了解本章後續内容的基礎，重要。
• 2.2 自定義資料流，在Reactor 3中如何通過

  generate

  和

  create

  等方法生成自定義的資料流，是指令式程式設計與響應式程式設計的橋梁。然後通過實作一個docker事件推送的例子進一步熟悉它。
• 2.3 Reactor的backpressure（背壓/回壓）政策，介紹Reactor3中的幾種回壓政策，及其在生成和消費資料流的時候如何起作用。
• 2.4 Reactor排程器與線程模型，從原理角度分析Reactor 3的排程器以及

  subscribeOn

  和

  publishOn

  的作用原理，最後介紹用于并行執行的

  ParallelFlux

  。
• 2.5 Reactor 3 operators，Reactor 3提供了豐富的操作符，介紹如何選擇合适的操作符，以及如何進行操作符的打包。
• 2.6 測試，介紹使用

  StepVerifier

  、

  PublisherProbe

  和

  TestPublisher

  三種工具進行自動化測試的方法。
• 2.7 調試，介紹基于hook的全局調試模式、基于

  checkpoint()

  的局部調試模式的調試方法，以及之前用過的

  log()

  操作符觀察内部執行情況。
• 2.8 Hot vs Cold，介紹使用Reactor 3 操作“熱序列”的方法。
• 2.9 Processor，介紹Reactor 3内置的幾種Processor的實作。
• 2.10 操作符熔合，介紹操作符熔合的優化思路。

【術】響應式關鍵技術與底層機制

預告：看網上關于Actor/Reactor/Preactor模型、異步I/O的内容很詳細也很棒，我就不贅述了，初步考慮直接通過模仿reactor-netty項目，從零編寫一套基于Netty的響應式伺服器和用戶端，相信無論是對于我自己還是對于關注本系列文章的朋友來說，都是一次不錯的提升Netty和響應式程式設計的嘗試，也是為下一章做鋪墊。這樣一套基于Netty的響應式伺服器和用戶端工具是Spring WebFlux與Netty之間的适配層，用于将Netty的入站和出站資料進行響應式轉換。

（最近事情有點多，會稍遲些發出來，還是有點難的，光讀源碼就讀了兩周，囧）

【器】執行個體了解Spring各種響應式元件

系統了解Spring中支援響應式的元件，如Spring WebFlux、Spring Data Reactive、Spring Security Reactive，以及使用Spring Boot 2和Spring Cloud建構響應式系統的方法。

（學習中）

系列文章目錄

相關源碼見：https://github.com/get-set/get-reactive。

Reactor3 Reference Guide參考文檔中文版（跟随版本更新）：http://blog.csdn.net/get_set/article/details/79471861。

• （1）什麼是響應式程式設計
• （2）響應式流
• 　——附1：多線程并發方案的不爽
• （3）lambda與函數式
• （4）Reactor快速上手
• （5）Spring WebFlux快速上手（五個例子，含響應式資料通路、服務端推送）
• （6）Spring WebFlux服務端性能測試
• （7）WebClient與RestTemplate性能對比
• （8）案例：Netflix對API網關的異步化改造
• （9）異步Mongo驅動的性能測試
• （10）響應式宣言、響應式系統、響應式程式設計
• （11）DIY了解響應式流實作原理
• （12）自定義資料流（實戰Docker事件推送的REST API）
• （13）Reactor的backpressure政策
• （14）Reactor排程器與線程模型
• （15）Reactor 3 Operators
• 　——附2：Reactor 3 之選擇合适的操作符
• （16）Reactor的測試——響應式Spring的道法術器
• （17）Reactor的調試——響應式Spring的道法術器
• （18）Hot vs Cold——響應式Spring的道法術器
• （19）Reactor Processors——響應式Spring的道法術器
• （20）操作符熔合——響應式Spring的道法術器

（未完待續）

2017年9月，Spring Framework 5釋出了其GA版本，這是自2013年12月以來的又一個大版本更新。除了一些人們期待已久的改進，最令人興奮的新特性是它提供了

• 完整的端到端響應式程式設計的支援。
• 這是一種不同于Servlet的全新的程式設計範式和技術棧，
• 它基于異步非阻塞的特性，
• 能夠借助EventLoop以少量線程應對高并發的通路，
• 對微服務架構也頗有助益。不誇張的說，Spring 5使得Java世界擁有了Node.js那樣骨骼驚奇的神器。

2018年3月1号，Spring Boot 2.0如約釋出，也是一個大版本更新。

[外鍊圖檔轉存失敗,源站可能有防盜鍊機制,建議将圖檔儲存下來直接上傳(img-treDhdxa-1612524393059)(https://leanote.com/api/file/getImage?fileId=5a9dea18ab644159cf00065a)]

從這個圖就可以看出對支援Spring 5的Spring Boot 2.0來說，新加入的響應式技術棧是其主打核心特性。具體來說，Spring Boot 2支援的響應式技術棧包括如下：

• Spring Framework 5提供的非阻塞web架構Spring Webflux；
• 遵循響應式流規範的兄弟項目Reactor；
• 支援異步I/O的Netty、Undertow等架構，以及基于Servlet 3.1+的容器（如Tomcat 8.0.23+和Jetty 9.0.4+）；
• 支援響應式的資料通路Spring Data Reactive Repositories；
• 支援響應式的安全通路控制Spring Security Reactive；
• 等。

由于水準有限，如果文中有任何問題和不足，煩請您留言告知，不勝感激。

前言

• Reactor 3是一個圍繞Reactive Streams規範建構的庫，
• 它在JVM上引入了響應式程式設計的一個範例。
• 目前Spring5 引入的Webflux就是reactor 3實作的一個響應式web架構。
• Spring Cloud Gateway是Webflux的一個網關場景實踐。想學好上面這兩項技術必須搞明白響應式程式設計以及Reactor 3。

為什麼要搞響應式

有這麼一個場景，産品提了一個這麼需求：

• 商品打折，根據商品的原價來計算商品的折扣價。這個需求不是很簡單嘛，按照我們通常的做法，搞一個如下的方法就搞定了。
• 但是如果我折扣改了呢，這時有人該說重新計算啊。這樣是不是重新走了一次流程呢，我們需要花精力來維護這種流程邏輯。
• 那麼能不能我下遊能直接響應上遊的變化？
  • 就像excel表格計算一樣，下遊始終監聽上遊，有點風吹草動，結果就會變化。這種潛在的需求就是響應式。
  • 響應式程式設計正是用 某種操作符 幫助你建構這種關系，而不是執行某種指派指令。這種思想其實在前端的一些架構中已經風靡很久了。

響應式的特點

基于以上的一個簡單事例。

• 我們可以看出如果是響應式一定要有一個觸發點。
• 就像我們點選了計算機桌面的QQ圖示一隻企鵝跳啊跳。我們點選了迅雷圖示有一隻飛鳥在撲騰着翅膀。
• 計算機隻維護一個點選圖示的事件。也就是說響應式程式設計一定是一個事件觸發機制。
• 并且是以異步 和 非阻塞的方式 發送和接收的。不是我們平常請求-響應的同步模型。

事件驅動的系統通過push 而不是pull來處理，

• 生産者有消息時才推送消息給消費者，
• 而不是通過一種浪費資源方式：讓消費者不斷地輪詢或等待資料。

基于這個機制相對 高的吞吐量 和 實時響應也是響應式的特點。

• 事件驅動由于 Publisher 隻關心資料源，
• Consumer隻用關心對處理結果的消費。

完全是松耦合的。

這就給我們很大的操作空間來定制化我們的邏輯組合，進而使異步代碼更易讀和可維護。

Reactor 3 簡介

Reactor 3架構是Pivotal（Spring 母公司）

• 基于Reactive Programming思想實作的。
• 它實作了Reactive Streams(該規範由 Netflix、TypeSafe、Pivotal等公司發起的響應式規範)。
• 其他諸如RxJava 2, Akka Streams, Vert.x和Ratpack也都實作了該規範。

Reactor有一個很重要概念的就是backpressure。

由于生産者消費者處理資料的能力不對等，很容易産生下遊消費能力過載的問題。

這就需要一個backpressure處理，來告訴上遊生産者避免過載。

• 打個比方，一個人負責放水，一個人負責接水，如果放水的速度太快，水桶勢必會濺出來，
• 接水的人會根據情況來告訴放水的人什麼速度最合适，并且在快滿的時候告知放水人關閉開關。

Reactor還添加了 運算符的概念，

• 這些運算符被連結在一起以描述在每個階段對資料應用的處理。
• 應用運算符傳回一個中間Publisher（實際上，它可以被認為是 上遊運算符的 訂閱者和 下遊的釋出者）。
• 資料的最終歸納點在最終Subscriber中（這裡還定義了使用者角度的業務邏輯）。
• 還拿放水舉例，如果我們放水不是為了單純放水而是為了制造肥宅快樂水。
  • 這樣就不是一個人接水了，中間加入了原漿流程，
  • 下一個接的人接到的是原漿勾兌水，
  • 那麼這個人充當了源頭的消費者，也充當了他下遊的生産者。
  • 他的下遊還有加氣兒的。
  • 他下遊的下遊還有罐裝等一系列操作。
  • 到最後裝箱整個工藝才算告一段落。
  • 另外如果下遊沒有開工，上遊也是不開工的。這樣也符合常理，不可能上遊空轉。

上圖揭示了一個最小單元的Reactor流程。其實這些概念更重要的是了解它們。了解了Reactor的特性才能為後面更好的學習java響應式程式設計打下基礎。後面我們會一起慢慢深入響應式這個話題。