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聊聊 Spring Boot 2.0 的 WebFlux

聊聊 Spring Boot 2.0 的 WebFlux## 前言

对照下 Spring Web MVC ，Spring Web MVC 是基于 Servlet API 和 Servlet 容器设计的。那么 Spring WebFlux 肯定不是基于前面两者，它基于 Reactive Streams API 和 Servlet 3.1+ 容器设计。

那 Reactive Streams API 是什么？

先理解 Stream 流是什么？流是序列，是生产者生产，一个或多个消费者消费的元素序列。这种具体的设计模式成为发布订阅模式。常见的流处理机制是 pull / push 模式。背压是一种常用策略，使得发布者拥有无限制的缓冲区存储 item，用于确保发布者发布 item 太快时，不会去压制订阅者。

Reactive Streams （响应式流）是提供处理非阻塞背压异步流的一种标准。主要针对的场景是运行时环境（包括 JVM 和 JS）和网络。同样，JDK 9 java.util.concurrent 包提供了两个主要的 API 来处理响应流：

- Flow

- SubmissionPublisher

为啥只能运行在 Servlet 3.1+ 容器？

大家知道，3.1 规范其中一个新特性是异步处理支持。

异步处理支持：Servlet 线程不需一直阻塞，即不需要到业务处理完毕再输出响应，然后结束 Servlet线程。异步处理的作用是在接收到请求之后，Servlet 线程可以将耗时的操作委派给另一个线程来完成，在不生成响应的情况下返回至容器。主要应用场景是针对业务处理较耗时的情况，可以减少服务器资源的占用，并且提高并发处理速度。

所以 WebFlux 支持的容器有 Tomcat、Jetty（Non-Blocking IO API），也可以像 Netty 和 Undertow 的本身就支持异步容器。在容器中 Spring WebFlux 会将输入流适配成 Mono 或者 Flux 格式进行统一处理。

Spring WebFlux 是什么

聊聊 Spring Boot 2.0 的 WebFlux

先看这张图，上面我们了解了容器、响应流。这里介绍下 Spring WebFlux 是什么？ Spring WebFlux 是 Spring 5 的一个新模块，包含了响应式 HTTP 和 WebSocket 的支持，另外在上层服务端支持两种不同的编程模型：

- 基于 Spring MVC 注解 @Controller 等

- 基于 Functional 函数式路由

下面是两个实现小案例，首先在 pom.xml 加入对应的依赖:

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>

基于 Spring MVC 注解 RESTful API

官方案例很简单，如下：

@RestController
public class PersonController {

        private final PersonRepository repository;

        public PersonController(PersonRepository repository) {
                this.repository = repository;
        }

        @PostMapping("/person")
        Mono<Void> create(@RequestBody Publisher<Person> personStream) {
                return this.repository.save(personStream).then();
        }

        @GetMapping("/person")
        Flux<Person> list() {
                return this.repository.findAll();
        }

        @GetMapping("/person/{id}")
        Mono<Person> findById(@PathVariable String id) {
                return this.repository.findOne(id);
        }
}

但是 PersonRepository 这种 Spring Data Reactive Repositories 不支持 MySQL，进一步也不支持 MySQL 事务。所以用了 Reactivey 原来的 spring 事务管理就不好用了。jdbc jpa 的事务是基于阻塞 IO 模型的，如果 Spring Data Reactive 没有升级 IO 模型去支持 JDBC，生产上的应用只能使用不强依赖事务的。也可以使用透明的事务管理，即每次操作的时候以回调形式去传递数据库连接 connection。

Spring Data Reactive Repositories 目前支持 Mongo、Cassandra、Redis、Couchbase 。

那提到的“用了 Reactivey 原来的 spring 事务管理就不好用了”，您能否再详细介绍一下？另外，应用有强依赖事务，有没有对应的解决方案？

聊聊 Spring Boot 2.0 的 WebFlux

我们先看看这张图。Spring Boot 2.0 这里有两条不同的线分别是：

Spring Web MVC -> Spring Data

Spring WebFlux -> Spring Data Reactive

所以这里问题的答案是，如果使用 Spring Data Reactive ，原来的 Spring 针对 Spring Data （JDBC等）的事务管理肯定不起作用了。因为原来的 Spring 事务管理（Spring Data JPA）都是基于 ThreadLocal 传递事务的，其本质是基于阻塞 IO 模型，不是异步的。但 Reactive 是要求异步的，不同线程里面 ThreadLocal 肯定取不到值了。自然，我们得想想如何在使用 Reactive 编程是做到事务，有一种方式是回调方式，一直传递 conn ：

newTransaction(conn ->{})

因为每次操作数据库也是异步的，所以 connection 在 Reactive 编程中无法靠 ThreadLocal 传递了，只能放在参数上面传递。虽然会有一定的代码侵入行。进一步，也可以 kotlin 协程，去做到透明的事务管理，即把 conn 放到协程的局部变量中去。

那 Spring Data Reactive Repositories 不支持 MySQL，进一步也不支持 MySQL 事务，怎么办？

答案是，这个问题其实和第一个问题也相关。为啥不支持 MySQL，即 JDBC 不支持。大家可以看到 JDBC 是所属 Spring Data 的。所以可以等待 Spring Data Reactive Repositories 升级 IO 模型，去支持 MySQL。也可以和上面也讲到了，如何使用 Reactive 编程支持事务。

如果应用只能使用不强依赖数据事务，依旧使用 MySQL ，可以使用下面的实现，代码如下：

@RestController
@RequestMapping(value = "/city")
public class CityRestController {

    @Autowired
    private CityService cityService;

    @RequestMapping(value = "/{id}", method = RequestMethod.GET)
    public Mono<City> findOneCity(@PathVariable("id") Long id) {
        return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityService.findCityById(id)));
    }

    @RequestMapping(method = RequestMethod.GET)
    public Flux<City> findAllCity() {
        return Flux.create(cityFluxSink -> {
            cityService.findAllCity().forEach(city -> {
                cityFluxSink.next(city);
            });
            cityFluxSink.complete();
        });
    }

    @RequestMapping(method = RequestMethod.POST)
    public Mono<Long> createCity(@RequestBody City city) {
        return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityService.saveCity(city)));
    }

    @RequestMapping(method = RequestMethod.PUT)
    public Mono<Long> modifyCity(@RequestBody City city) {
        return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityService.updateCity(city)));
    }

    @RequestMapping(value = "/{id}", method = RequestMethod.DELETE)
    public Mono<Long> modifyCity(@PathVariable("id") Long id) {
        return Mono.create(cityMonoSink -> cityMonoSink.success(cityService.deleteCity(id)));
    }
}

findAllCity 方法中，利用 Flux.create 方法对响应进行创建封装成 Flux 数据。并且使用 lambda 写数据流的处理函数会十分的方便。

Service 层依旧是以前那套逻辑，业务服务层接口如下：

public interface CityService {

    /**
     * 获取城市信息列表
     *
     * @return
     */
    List<City> findAllCity();

    /**
     * 根据城市 ID,查询城市信息
     *
     * @param id
     * @return
     */
    City findCityById(Long id);

    /**
     * 新增城市信息
     *
     * @param city
     * @return
     */
    Long saveCity(City city);

    /**
     * 更新城市信息
     *
     * @param city
     * @return
     */
    Long updateCity(City city);

    /**
     * 根据城市 ID,删除城市信息
     *
     * @param id
     * @return
     */
    Long deleteCity(Long id);
}

具体案例在我的 Github：https://github.com/JeffLi1993/springboot-learning-example

基于 Functional 函数式路由实现 RESTful API

创建一个 Route 类来定义 RESTful HTTP 路由

import static org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.GET;
import static org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.accept;
import static org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunctions.route;

@Configuration
public class Routes {
    private CityService cityService;

    public Routes(CityService cityService) {
        this.cityService = cityService;
    }

    @Bean
    public RouterFunction<?> routerFunction() {
        return route(
                       GET("/api/city").and(accept(MediaType.APPLICATION_JSON)), cityService:: findAllCity).and(route(
                       GET("/api/user/{id}").and(accept(MediaType.APPLICATION_JSON)), cityService:: findCityById)
                );
    }
}

RoouterFunction 类似 Spring Web MVC 的 @RequestMapping ，用来定义路由信息，每个路由会映射到一个处理方法，当接受 HTTP 请求时候会调用该处理方法。

创建 HttpServerConfig 自定义 Http Server，这里创建一个 Netty HTTP 服务器：

import org.springframework.http.server.reactive.HttpHandler;
import org.springframework.http.server.reactive.ReactorHttpHandlerAdapter;
import reactor.ipc.netty.http.server.HttpServer;

@Configuration
public class HttpServerConfig {
    @Autowired
    private Environment environment;

    @Bean
    public HttpServer httpServer(RouterFunction<?> routerFunction) {
        HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(routerFunction);
        ReactorHttpHandlerAdapter adapter = new ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler);
        HttpServer server = HttpServer.create("localhost", Integer.valueOf(environment.getProperty("server.port")));
        server.newHandler(adapter);
        return server;
    }
}

自然推荐 Netty 来运行 Reactive 应用，因为 Netty 是基于异步和事件驱动的。

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— http://www.bysocket.com/ —

— https://github.com/JeffLi1993 —