爸爸又給Spring MVC生了個(gè)弟弟叫Spring WebFlux

情景引入

很早之前，Java就火起來(lái)了，是因?yàn)樗朴陂_發(fā)和處理網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用。

Java有一個(gè)愛好，就是喜歡制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但自己又不善于去實(shí)現(xiàn)。

反倒是一些服務(wù)提供商使用它的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制造應(yīng)用服務(wù)器而賺的盆滿缽滿。

企業(yè)用戶因要使用這些應(yīng)用服務(wù)器而向提供商支付高額費(fèi)用，而且也不是特別好用。

一個(gè)青年才俊為了打破這種局面而奔走呼號(hào)、奮發(fā)圖強(qiáng)。

自我介紹

顯然，這個(gè)青年才俊就是后來(lái)的Spring。

因企業(yè)應(yīng)用大都和web相關(guān)，而Java的web標(biāo)準(zhǔn)中較核心的一部分其實(shí)就是JavaEE里的Servlet。

Spring和Servlet“相親相愛”一番后，我就來(lái)到了這個(gè)世界。我的全名叫Spring MVC，這里的Spring既是我的姓也是我的“爸爸”，那Servlet就是我的“媽媽”了，大家叫我MVC就行了。

那個(gè)年代社會(huì)很落后，條件也不好，好歹我們要求也不高，求個(gè)溫飽就行了。

所以我的媽媽Servlet和她的閨蜜Filter天生就是同步阻塞的，包括她們同事HttpServletRequest的getParameter，getPart等這些方法也都是阻塞的。

雖然我的爸爸Spring給了我23條染色體來(lái)進(jìn)行改良，但不要忘了我還從Servlet媽媽那里繼承了23條，所以我也是同步阻塞的。不過(guò)我的“長(zhǎng)相”已經(jīng)好看很多了，因?yàn)镾pring爸爸知道，在以后的日子里，除了拼實(shí)力之外，顏值也是非常重要的。

因?yàn)槲覌寢孲ervlet是一個(gè)規(guī)范，我爸爸Spring是一個(gè)框架，所以我跟他們一樣，都是無(wú)法自己獨(dú)立運(yùn)行的。

所以在我們要運(yùn)行的時(shí)候，必須要尋找一個(gè)特殊的“家”，通常稱它為Servlet容器，比如tomcat就算非常知名的一個(gè)。

Servlet容器熟知我極有可能阻塞當(dāng)前執(zhí)行線程，所以專門量身打造。它給我準(zhǔn)備了一個(gè)非常大的線程池，里面有好多線程。每過(guò)來(lái)一個(gè)請(qǐng)求，它就扔給我一個(gè)線程，說(shuō)自己玩去吧，隨便“折騰”。

好在那時(shí)美國(guó)那個(gè)叫喬布斯的家伙被自己的公司趕出去在外面“流浪”，Servlet容器為我量身打造的這種方法完全能夠勝任日常，關(guān)鍵還非常的簡(jiǎn)單。

這種小富即安的日子就這樣往前過(guò)著。

兄弟出生

生命不息，變化不止。隨著喬布斯推出iphone，智能機(jī)瞬間大火，全民進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。激增的網(wǎng)民數(shù)量，給現(xiàn)有軟件架構(gòu)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。

一般來(lái)說(shuō)，社會(huì)越發(fā)達(dá)，分工越精細(xì)，對(duì)單一工種的要求就越高。

軟件也是如此，在傳統(tǒng)“大塊頭”軟件表現(xiàn)的越來(lái)越格格不入的時(shí)候，微服務(wù)就如一絲春風(fēng)吹了進(jìn)來(lái)。

按它的指導(dǎo)原則，將大軟件按某種方式拆分為一個(gè)個(gè)小工程。小工程規(guī)模小，便于管理，而且機(jī)動(dòng)性也好，功能聚合性更好。它承受的并發(fā)應(yīng)該更高。

有人覺得與微服務(wù)比起來(lái)，過(guò)去使用的web服務(wù)器如tomcat略顯笨重，不夠輕量級(jí)。也有人說(shuō)tomcat內(nèi)部一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程這種阻塞執(zhí)行方式消耗太多線程，不太容易支撐超高并發(fā)。

無(wú)論怎么說(shuō)，簡(jiǎn)而言之一句話，一個(gè)全新的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

此時(shí)我們需要一個(gè)更加輕量級(jí)web應(yīng)用，它使用更少的硬件資源和線程，反而更容易處理高并發(fā)。那么它一定是異步非阻塞的。

這樣的使命自然落到了響應(yīng)式編程的范疇上了。所以我的爸爸Spring審時(shí)度勢(shì)，在5.0之后就趕緊把我推出來(lái)了。

沒錯(cuò)，我就是Spring WebFlux，這里的Spring既是我的姓也是我爸爸。大家可以叫我WebFlux。初來(lái)乍到，好多人都對(duì)我不熟悉，請(qǐng)容許我介紹一番。

首先這個(gè)響應(yīng)式究竟是什么意思呢？響應(yīng)式這個(gè)術(shù)語(yǔ)，指的是一個(gè)編程模型，它是圍繞著對(duì)變化的反映來(lái)構(gòu)建的。

如網(wǎng)絡(luò)組件用來(lái)響應(yīng)I/O事件，UI控制器用來(lái)響應(yīng)鼠標(biāo)事件等等。按照這種意識(shí)的話，非阻塞就是響應(yīng)式的，對(duì)操作完成或數(shù)據(jù)可用通知事件的響應(yīng)方式。

另外一個(gè)關(guān)于響應(yīng)式的機(jī)制是非阻塞后壓。在命令式代碼中，同步阻塞調(diào)用帶有自然的后壓迫使調(diào)用者等待。

在異步代碼中，它變得非常重要，用來(lái)控制事件的速率，以至于不讓一個(gè)快速的事件源壓垮它的響應(yīng)者。就是響應(yīng)者能夠控制事件源發(fā)射事件的快慢。

因?yàn)轫憫?yīng)式編程是非阻塞的，所以我也是非阻塞的，因此我通常運(yùn)行在非阻塞web服務(wù)器上，如Netty，Undertow等。

因?yàn)槲也粫?huì)阻塞線程的執(zhí)行，所以使用一個(gè)小的固定數(shù)量的線程池（event loop workers）來(lái)處理請(qǐng)求。典型地，線程數(shù)與CPU的核數(shù)相同。

這里還要感謝我的姥爺Java 8，他老人家引入了lambda表達(dá)式造就了函數(shù)式編程API。這對(duì)于非阻塞應(yīng)用和連續(xù)式API來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常棒的東西，允許以聲明的方式把異步邏輯組合起來(lái)。

我感覺我的爸爸Spring已經(jīng)超越了一個(gè)框架，成為一個(gè)平臺(tái)了。所以他自己并沒有親自去實(shí)現(xiàn)響應(yīng)式處理，而是為我選擇Reactor作為響應(yīng)式庫(kù)。

Reactor提供Flux和Mono類型，擁有豐富的操作符，支持非阻塞后壓，使用函數(shù)式API來(lái)組合異步邏輯。并且Reactor強(qiáng)烈聚焦于Java服務(wù)器端。它在開發(fā)時(shí)就已經(jīng)與爸爸Spring親密協(xié)作了。

爸爸說(shuō)，我也支持其它的庫(kù)如RxJava，但看樣子似乎讓我更愛Reactor一些。

這就是我，WebFlux，一個(gè)集天時(shí)地利于一身的幸運(yùn)兒。但你是不是已經(jīng)暈暈的啦，沒關(guān)系，慢慢來(lái)。

包羅萬(wàn)象

我想，大家都看出了我爸爸Spring的野心，他不僅要成為一個(gè)平臺(tái)，還要建起自己的生態(tài)系統(tǒng)，豎起壁壘。

所以他的核心事業(yè)就是進(jìn)行抽象，組合和裝配，進(jìn)而包羅萬(wàn)象。說(shuō)的掉渣一些，就是哪個(gè)技術(shù)好，就給它整合進(jìn)來(lái)。

為了抹平底層不同web服務(wù)器的差異，我爸爸抽象了一個(gè)最低級(jí)別的契約接口，HttpHandler，用于響應(yīng)式HTTP請(qǐng)求的處理。

Mono<java.lang.Void> handle(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response);

它是一個(gè)通用的接口，要橫跨不同的運(yùn)行時(shí)。它是有意設(shè)計(jì)成最小化的，只有一個(gè)方法，主要唯一目的就是在不同的HTTP服務(wù)器API上面成為一個(gè)最小化的抽象。

如果想用Netty服務(wù)器的話，就基于Netty實(shí)現(xiàn)一下，同理也可以基于Undertow實(shí)現(xiàn)一下，等等，只要以后有了新的服務(wù)器，都可以加進(jìn)來(lái)的。

顯而易見，HttpHandler的目標(biāo)是抽象出來(lái)對(duì)不同HTTP服務(wù)器的使用，說(shuō)白了就是為了和底層服務(wù)器對(duì)接。但由于太偏底層，不利用上層代碼使用。

為此，我的爸爸又抽象出一個(gè)稍微高一點(diǎn)級(jí)別的契約接口，WebHandler，用于Web請(qǐng)求處理。很明顯，WebHandler的目標(biāo)是提供web應(yīng)用中廣泛使用的通用特性，如Session、表單數(shù)據(jù)和附件等等，也是為了更容易和上層代碼對(duì)接。

很自然的，WebHandler是構(gòu)建于HttpHandler之上的，換句話說(shuō)WebHander的處理會(huì)通過(guò)一個(gè)適配器HttpWebHandlerAdapter最終代理給HttpHandler來(lái)執(zhí)行。

WebHandler接口也只有一個(gè)方法：

Mono<java.lang.Void> handle(ServerWebExchange exchange);

參數(shù)類型是ServerWebExchange，可以這樣理解，你發(fā)一個(gè)請(qǐng)求，給你一個(gè)響應(yīng)，相當(dāng)于用請(qǐng)求交換了一個(gè)響應(yīng)，而且是在服務(wù)器端交換的。

其實(shí)，整個(gè)web請(qǐng)求的處理過(guò)程是一個(gè)鏈?zhǔn)降模詈蟛攀且粋€(gè)WebHandler，它前面可以插入多個(gè)錯(cuò)誤處理器，WebExceptionHandler，多個(gè)過(guò)濾器，WebFilter。

這是錯(cuò)誤處理器接口：

Mono<java.lang.Void> handle(ServerWebExchange exchange, java.lang.Throwable ex);

這是過(guò)濾器接口：

Mono<java.lang.Void> filter(ServerWebExchange exchange, WebFilterChain chain);

可見，我的爸爸Spring的抽象能力非常強(qiáng)，對(duì)下抽象一個(gè)接口，抹平了不同服務(wù)器的差異。對(duì)上抽象一個(gè)接口，可以用于支撐不同的編程模型。

都有哪些編程模型呢，請(qǐng)繼續(xù)往下看吧。

皮囊之下

上面我在介紹自己的時(shí)候使用了美顏，所以諸位很難看清我的“真面目”，下面就來(lái)進(jìn)行一下自我剖析，看看真實(shí)的我。

我包含一個(gè)輕量級(jí)函數(shù)式編程模型，函數(shù)被用來(lái)參與處理請(qǐng)求，它是相對(duì)于基于注解編程模型的另一種選擇，這種編程模型叫做函數(shù)式端點(diǎn)，functional endpoints，是構(gòu)建于上面提到的WebHandler之上的。

我是使用HandlerFunction來(lái)處理一個(gè)HTTP請(qǐng)求的，這是一個(gè)函數(shù)式接口，也稱處理函數(shù)：

@FunctionalInterface

public interface HandlerFunction<T extends ServerResponse> {

    reactor.core.publisher.Mono<T> handle(ServerRequest request);

}

帶有一個(gè)ServerRequest參數(shù)，返回一個(gè)Mono<ServerResponse>，其中request和response對(duì)象都是不可變的，HandlerFunction就等價(jià)于Controller中的@RequestMapping標(biāo)記的方法。

實(shí)際當(dāng)中，請(qǐng)求很多，處理函數(shù)也很多，如何知道一個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)后，該由哪個(gè)處理函數(shù)去處理呢？

這自然要用到我的另一個(gè)函數(shù)式接口RouterFunction來(lái)搞定，稱為路由函數(shù)：

@FunctionalInterface

public interface RouterFunction<T extends ServerResponse> {

    reactor.core.publisher.Mono<HandlerFunction<T>> route(ServerRequest request);

}

帶有一個(gè)ServerRequest參數(shù)，返回一個(gè)Mono<HandlerFunction>。就是它把一個(gè)請(qǐng)求路由到一個(gè)HandlerFunction的，當(dāng)路由函數(shù)匹配時(shí)，就返回一個(gè)處理函數(shù)，否則返回一個(gè)空的Mono。RouterFunction等價(jià)于@RequestMapping注解，但主要不同的是路由函數(shù)提供的不僅是數(shù)據(jù)，還有行為。

下面通過(guò)一些示例，來(lái)更加直觀的幫助大家認(rèn)識(shí)這兩個(gè)函數(shù)式接口。

因處理函數(shù)是函數(shù)式接口，所以可以直接用一個(gè)lambda表達(dá)式來(lái)處理請(qǐng)求，如下：

HandlerFunction<ServerResponse> handler = request -> Response.ok().body("Hello World");

這就表示當(dāng)任何一個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)時(shí)，都返回Hello World作為響應(yīng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，處理邏輯一般都很復(fù)雜，肯定不是一個(gè)lambda表達(dá)式能搞定的，此時(shí)希望把處理方法專門寫到一個(gè)類里，就叫處理器類，和MVC里的Controller差不多一回事。

下面就是一個(gè)Person的處理器類：

public class PersonHandler {



    public Mono<ServerResponse> listPeople(ServerRequest request) {

        // ...

    }



    public Mono<ServerResponse> createPerson(ServerRequest request) {

        // ...

    }



    public Mono<ServerResponse> getPerson(ServerRequest request) {

        // ...

    }

}

此時(shí)就可以通過(guò)處理函數(shù)，引用這些處理器方法了，如下：

PersonHandler handler = new PersonHandler();



HandlerFunction<ServerResponse> list = handler::listPeople;



HandlerFunction<ServerResponse> create = handler::createPerson;



HandlerFunction<ServerResponse> get = handler::getPerson;

要想使請(qǐng)求能夠正確被路由，首先要定義好路由函數(shù)，如下：

RouterFunction<ServerResponse> route = RouterFunctions.route()

    .GET("/person/{id}", get)

    .GET("/person", list)

    .POST("/person", create)

    .build();

它表示當(dāng)以GET方法請(qǐng)求/person/{id}時(shí)，最終會(huì)由getPerson方法處理。當(dāng)以GET方法請(qǐng)求/person時(shí)，最后會(huì)由listPeople方法處理。同理，以POST方法請(qǐng)求/person時(shí)，會(huì)由createPerson方法處理。

可見，一個(gè)路由函數(shù)可以包含多個(gè)路由規(guī)則，實(shí)際當(dāng)中，可以定義多個(gè)路由函數(shù)，這些路由函數(shù)可以組合在一起。

路由函數(shù)是按順序計(jì)算的，如果第一個(gè)路由不匹配，計(jì)算第二個(gè)，等等。因此，把更加具體的路由放到通用路由前面是非常有意義的。注意這和基于注解的不同。

怎么樣，關(guān)掉濾鏡的我是不是更加真實(shí)了。我相信你也看明白了，至少要記住，這是基于函數(shù)式的一種編程模型，叫做函數(shù)式端點(diǎn)。

雨露均沾

像我這樣的幸運(yùn)兒，你們一定以為Spring爸爸對(duì)我非常溺愛吧，告訴你，確實(shí)是這樣的。不過(guò)考慮到大家伙一路走來(lái)對(duì)Spring的不離不棄，爸爸也設(shè)身處地為你們著想。

為此，我除了支持函數(shù)式端點(diǎn)這種編程模型之外，還支持一種編程模型叫基于注解的控制器，annotated controllers，沒錯(cuò)，就是MVC里的那個(gè)。

話說(shuō)的再白一些，就是大家已經(jīng)非常熟悉的Spring MVC那套東西，我百分之百的完全支持，妥妥的，放心使用。

但是，并不是所有的控制器方法參數(shù)都支持響應(yīng)式類型，只有一些支持，如WebSession，java.security.Principal，@RequestBody，HttpEntity<B>，@RequestPart等。

下面看一個(gè)示例：

@PostMapping("/")

public String handle(@RequestBody Mono<MultiValueMap<String, Part>> parts) { 

    // ...

}



@PostMapping("/")

public String handle(@RequestBody Flux<Part> parts) { 

    // ...

}



@PostMapping("/accounts")

public void handle(@RequestBody Mono<Account> account) {

    // ...

}

不過(guò)對(duì)于控制器方法的所有返回值，都是支持響應(yīng)式類型的。

各有千秋

Spring MVC和Spring WebFlux可以一起使用，從設(shè)計(jì)上講，它們互為繼續(xù)、互為一致。

它們的關(guān)系，請(qǐng)看下圖，既有共同的部分，也有互相獨(dú)立的部分。

Spring MVC的特點(diǎn)就是，它是命令式編程，代碼非常容易寫，也好理解和調(diào)試。但是它是同步的，會(huì)有人覺得它性能不好。

但是我要說(shuō)的是，響應(yīng)式和非阻塞通常來(lái)講也不會(huì)使應(yīng)用運(yùn)行的更快。相反，非阻塞方式要求做更多的事情，而且還會(huì)稍微增加一些必要的處理時(shí)間。也就是說(shuō)，還可能稍稍變慢一點(diǎn)，what，那為啥還要用它呢？

響應(yīng)式和非阻塞的關(guān)鍵好處是，在使用很少固定數(shù)目的線程和較少的內(nèi)存情況下的擴(kuò)展能力。

這使應(yīng)用在負(fù)載下更有適應(yīng)能力，因?yàn)樗鼈円砸粋€(gè)更加具有可預(yù)見性的方式在擴(kuò)展。

為了能夠觀察到這些好處，你需要有一些延遲才行，比如一個(gè)既不可靠且速度又慢的網(wǎng)絡(luò)I/O，這才是響應(yīng)式開始展示它強(qiáng)勁的地方，帶來(lái)的差異（驚喜）可能是巨大的哦。

其實(shí)技術(shù)無(wú)好壞，各有各的適用場(chǎng)景罷了。

（完）

編程新說(shuō)

用獨(dú)特的視角說(shuō)技術(shù)