解锁异步响应力量：浅析Spring WebFlux-每日运维

1.WebFlux简介

Spring WebFlux是Spring框架的一个模块，用于构建反应式、异步和事件驱动的应用程序。它提供了一种基于Reactive Streams标准的编程模型，能够处理大量并发请求和高吞吐量，同时具有较低的资源消耗。

传统的Servlet API和Spring MVC是基于同步阻塞式编程模型的，而Spring WebFlux则是基于响应式编程模型的，相比较下有如下优势：

并发处理：

Servlet API和Spring MVC：采用同步阻塞IO模型，每个请求都会占用一个线程，如果有大量的长时间IO操作或者并发请求，会导致线程资源耗尽。
Spring WebFlux：采用非阻塞IO模型，在IO操作完成前不会阻塞线程，因此能够更高效地处理大量并发请求。

编程模型：

Servlet API和Spring MVC：基于Servlet规范，通常使用注解或者配置文件来定义控制器和URL映射。
Spring WebFlux：提供了注解式编程和函数式编程两种风格的路由定义方式，使得开发者可以选择更适合自己项目的方式进行开发。

线程模型：

Servlet API和Spring MVC：每个请求需要绑定一个线程，线程池负责管理这些线程。
Spring WebFlux：基于事件驱动和响应式流，不需要为每个请求分配独立线程，能够更有效地利用系统资源。

应用场景：

Servlet API和Spring MVC：更适合传统的同步IO应用，如CRUD操作等。
Spring WebFlux：适合处理I/O密集型应用，如服务器推送事件、WebSocket通信以及需要处理大量并发请求的场景。

2.响应式编程

谈到Spring WebFlux就需要着重解释下响应式编程模型，响应式编程是一种面向数据流和变化传播的编程范式。它倡导使用异步数据流来构建事件驱动的、可扩展的应用程序。在响应式编程中，数据和事件以流的形式进行处理，并且整个系统会对这些流式数据进行监听和响应。主要优势如下：

异步和非阻塞：响应式编程采用异步编程模型，能够更高效地利用系统资源，同时避免线程阻塞，提高系统的并发处理能力。
事件驱动：通过订阅数据流和事件，系统能够更灵活地响应外部输入，适合处理实时性要求高的场景。
可扩展性：采用反应式编程模型可以轻松地构建可扩展的系统，因为它强调组件间的解耦和消息传递。
简洁清晰：响应式编程模型通常使用函数式风格，代码更加简洁清晰，易于理解和维护。

举个例子：

假设我们需要实时获取多个城市的天气数据并展示给用户，这就涉及到了异步获取数据和实时推送数据给前端的需求。

在传统的同步编程模型中，如果我们采用每个城市一个线程的方式来获取天气数据，可能会因为网络IO等待而造成大量线程阻塞，浪费系统资源。而且随着城市数量的增多，线程管理和资源利用将变得更加困难。

通过采用响应式编程模型，我们可以将天气数据看作一个反应式流，通过订阅这个数据流，可以实时地获取各个城市的天气信息。当某个城市的天气数据发生变化时，系统能够及时地向订阅者发送新的数据，从而实现实时更新。

另外，由于天气数据的获取和推送是异步非阻塞的，不需要为每个城市的天气数据分配独立的线程，能够更高效地利用系统资源，提高系统的并发处理能力。

3.Spring WebFlux核心组件

Spring WebFlux 框架由以下核心组件组成：

（1）Handler

Handler是Spring WebFlux中用于处理请求的核心组件。它可以是一个函数式的处理器，也可以是一个注解式的控制器（类似于Spring MVC中的Controller）。当接收到一个HTTP请求时，WebFlux会根据路由规则把请求映射到对应的Handler上，然后由Handler来实际处理请求并生成响应。在函数式编程风格中，Handler通常是一个处理器函数，而在注解式编程中，Handler通常是一个带有@RequestMapping注解的控制器方法。

（2）核心控制器DispatcherHandler

核心控制器DispatcherHandler等同于阻塞方式的DispatcherServlet，DispatcherHandler实现ApplicationContextAware，那么必然会调用setApplicationContext方法。

public class DispatcherHandler implements WebHandler, ApplicationContextAware {
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) {
        initStrategies(applicationContext);
    }
}

initStrategies初始化

获取HandlerMapping，HandlerAdapter，HandlerResultHandler的所有实例

protected void initStrategies(ApplicationContext context) {
    //获取HandlerMapping及其子类型的bean
    //HandlerMapping根据请求request获取handler执行链
    Map mappingBeans = BeanFactoryUtils.beansOfTypeIncludingAncestors(
            context, HandlerMapping.class, true, false);
 
    ArrayList mappings = new ArrayList(mappingBeans.values());
    //排序
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(mappings);
    this.handlerMappings = Collections.unmodifiableList(mappings);
 
    //获取HandlerAdapter及其子类型的bean
    Map adapterBeans = BeanFactoryUtils.beansOfTypeIncludingAncestors(
            context, HandlerAdapter.class, true, false);
 
    this.handlerAdapters = new ArrayList(adapterBeans.values());
    //排序
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.handlerAdapters);
 
    //获取HandlerResultHandler及其子类型的bean
    Map beans = BeanFactoryUtils.beansOfTypeIncludingAncestors(
            context, HandlerResultHandler.class, true, false);
 
    this.resultHandlers = new ArrayList(beans.values());
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.resultHandlers);
}

DispatcherHandler的总体流程

通过HandlerMapping（和DispatcherServlet中的HandlerMapping不同）获取到HandlerAdapter放到ServerWebExchange的属性中
获取到HandlerAdapter后触发handle方法，得到HandlerResult
通过HandlerResult，触发handleResult，针对不同的返回类找到不同的HandlerResultHandler如视图渲染ViewResolutionResultHandler、ServerResponseResultHandler、ResponseBodyResultHandler、ResponseEntityResultHandler不同容器有不同的实现，如Reactor，Jetty，Tomcat等。

（3）Router

Router用于定义URL路由规则，将请求映射到对应的Handler上。它负责根据请求的URL路径和HTTP方法找到对应的Handler，并将请求转发给该Handler进行处理。Router可以通过多种方式定义，包括函数式路由定义和注解式路由定义。在函数式编程风格中，我们可以使用Java 8的lambda表达式和RouterFunctions来定义路由规则；而在注解式编程中，我们可以使用类似@RequestMapping和@RestController这样的注解来定义路由规则。

（4）RouterFunction

RouterFunction是用于定义路由规则的主要接口，它可以将HTTP请求映射到对应的处理函数。通过RouterFunction，我们可以根据请求的URL路径和HTTP方法找到对应的Handler，并将请求转发给该Handler进行处理。

@Configuration
public class RouterConfig {

    @Bean
    public RouterFunction helloRouterFunction(HelloHandler helloHandler) {
        return route(GET("/hello"), helloHandler::handleHello);
    }
}

在这段示例代码中，我们首先通过@Configuration注解标记了RouterConfig类，使其成为Spring的配置类。然后，我们使用@Bean注解定义了一个名为helloRouterFunction的Bean，它返回一个RouterFunction实例。

这里的route(GET("/hello"), helloHandler::handleHello)表示当收到GET请求且路径为"/hello"时，将请求转发给helloHandler的handleHello方法进行处理。这里使用了静态导入，使得可以直接调用GET方法，简化路由规则的定义。

@Component
public class HelloHandler {
    public Mono handleHello(ServerRequest request) {
        return ServerResponse.ok().bodyValue("Hello, WebFlux!");
    }
}

在HelloHandler类中，我们通过@Component注解标记为Spring管理的组件，并编写了handleHello方法来处理请求。该方法返回一个Mono，在本例中是将"Hello, WebFlux!"字符串作为响应体返回给客户端。

（5）WebHandler

WebHandler是处理请求和生成响应的抽象接口，它充当了请求和响应对象之间的桥梁。在WebFlux中，WebHandler接口定义了handle方法，用于处理ServerHttpRequest和ServerHttpResponse对象。它提供了一种统一的处理机制，使得不同类型的Handler可以与请求-响应生命周期进行交互。

4.选WebFlux还是Spring MVC?

首先你需要明确一点就是：WebFlux不是Spring MVC的替代方案，WebFlux并不能使接口的响应时间缩短，它仅仅能够提升吞吐量和伸缩性。虽然WebFlux也可以被运行在Servlet容器上(需是Servlet 3.1+以上的容器)，但是WebFlux

主要还是应用在异步非阻塞编程模型，而Spring MVC是同步阻塞的，如果你目前在Spring MVC框架中大量使用非同步方案，那么，WebFlux才是你想要的，否则，使用Spring MVC才是你的首选。

在微服务架构中，Spring MVC和WebFlux可以混合使用，比如已经提到的，对于那些IO密集型服务(如网关)，我们就可以使用WebFlux来实现。

从上图中，可以一眼看出Spring MVC和Spring WebFlux的相同点和不同点：

相同点：

都可以使用Spring MVC注解，如@Controller,方便我们在两个Web框架中自由转换；
均可以使用Tomcat，Jetty，Undertow Servlet容器(Servlet 3.1+)；
...

不同点：

Spring MVC因为是使用的同步阻塞式，更方便开发人员编写功能代码，Debug测试等，一般来说，如果Spring MVC能够满足的场景，就尽量不要用WebFlux;
WebFlux默认情况下使用Netty作为服务器;
WebFlux不支持MySql;

5.WebFlux与Spring框架集成

pom.xml：


    4.0.0
    com.example
    webflux-demo
    1.0.0
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        2.5.3
    
    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-webflux

在上述配置中，我们使用了Spring Boot的起步依赖spring-boot-starter-webflux来引入WebFlux相关的依赖。接下来，我们将创建一个简单的Controller并将其拆分到单独的类中。

首先，创建一个名为 HelloController 的类：

import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerRequest;
import reactor.core.publisher.Mono;

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

public class HelloController {
    public RouterFunction route() {
        return route(GET("/hello"), this::handleHello);
    }

    private Mono handleHello(ServerRequest request) {
        return ServerResponse.ok().bodyValue("Hello, WebFlux!");
    }
}

然后在主应用程序中注入HelloController：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;

@SpringBootApplication
public class WebFluxIntegrationDemo {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WebFluxIntegrationDemo.class, args);
    }

    @Bean
    public RouterFunction monoRouterFunction(HelloController helloController) {
        return helloController.route();
    }
}

在这个示例中，我们通过@Bean注解将HelloController注入到主应用程序中，并且调用其route方法来定义路由规则。

6.总结

关于pring WebFlux 很多很多，本文主要总结如下几点

优点：

非阻塞和异步：能够处理大量并发请求，提高系统的吞吐量。
响应式编程模型：支持响应式数据流处理，适合处理实时、事件驱动的应用场景。
弹性和扩展性：能够轻松地与反应式数据流、异步数据库等集成，方便构建弹性和可扩展的系统。

缺点：

学习曲线较陡峭：相对于传统的Servlet编程模型，对于开发人员需要一定的学习成本。
对某些传统的基于Servlet的库和框架的兼容性可能不够理想。

适用范围：

需要处理高并发、实时性要求高的网络应用程序；
适合微服务架构和需要异步通信的项目；
处理大规模数据流和事件驱动的应用场景。

解锁异步响应力量：浅析Spring WebFlux

1.WebFlux简介

并发处理：

编程模型：

线程模型：

应用场景：

2.响应式编程

举个例子：

3.Spring WebFlux核心组件

（1）Handler

（2）核心控制器DispatcherHandler

initStrategies初始化

DispatcherHandler的总体流程

（3）Router

（4）RouterFunction

（5）WebHandler

4.选WebFlux还是Spring MVC?

相同点：

不同点：

5.WebFlux与Spring框架集成

6.总结

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线程模型：

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（1）Handler

（2）核心控制器DispatcherHandler

initStrategies初始化

DispatcherHandler的总体流程

（3）Router

（4）RouterFunction

（5）WebHandler

4.选WebFlux还是Spring MVC?

相同点：

不同点：

5.WebFlux与Spring框架集成

6.总结

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