Spring 5(七)Webflux

浅辄
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七.Webflux

1.基本概念

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  • SpringWebflux介绍

    • 是Spring5添加新的模块，用于web开发的，功能Spring MVC类似的，Webflux使用当前一种比较流程响应式编程出现的框架。

    • 使用传统web框架，比如SpringMVC,这些基于Servlet容器，Webflux是一种异步非阻塞的框架，异步非阻塞的框架在Servlet3.1以后才支持核心是基于Reactor的相关API实现的

    • 解释什么是异步非阻塞

      • 异步和同步

      • 非阻塞和阻塞

        • 上面都是针对对象不一样
        • 异步和同步针对调用者，调用者发送请求，如果等着对方回应之后才去做其他事情就是同步 如果发送请求之后不等着对方回应就去做其他事情就是异步
        • 阻塞和非阻塞针对被调用者，被调用者受到请求之后，做完请求任务之后才给出反馈就是阻塞，受到请求之后马上给出反馈然后再去做事情就是非阻塞

    • Webflux特点

      • 第一 非阻塞式：在有限资源下，提高系统吞吐量和伸缩性,以Reactor为基础实现响应式编程
      • 第二 函数式编程：Spring5框架基于java8,Spring5框架基于java8,Webflux使用Java8函数式编程方式实现路由请求

    • 比较Spring MVC image-20221119202853456 第一两个框架都可以使用注解方式，都运行在Tomcat等容器 第二SpringMVC采用命令式编程，Webflux采用异步响应式编程

2.响应式编程

  • 响应式编程是一种面向数据流和变化传播的编程范式。这意味着可以在编程语言中很方便地表达静态或动态的数据流，而相关的计算模型会自动将变化的值通过数据流进行传播 电子表格程序就是响应式编程的一个例子。单元格可以包含字面值或类似"=B1+C"的公式，而包含公式的单元格的值会依据其他单元格的值的变化而变化。

  • Java8及其之前版本

    • 提供的观察者模式两个类Observer和Observable

      public class ObserverDemo extends Observable {
​
    public static void main(String[] args) {
        ObserverDemo observer = new ObserverDemo();
        //添加观察者
        observer.addObserver((o,arg)->{
            System.out.println("发生了变化");
        });
        observer.addObserver((o,arg)->{
            System.out.println("手动被观察者通知，准备改变");
        });
        observer.setChanged();//数据变化
        observer.notifyObservers();//通知
    }
}

3.Reactor实现

  • 响应式编程操作中，Reactor是满足Reactive规范框架

  • Reactor有两个核心类，Mono和Flux,这两个类实现接口Publisher,提供丰富操作符。FIux对象实现发布者，返回N个元素；Moo实现发布者，返回0或者1个元素

  • Flux和Mono都是数据流的发布者，使用Flux和Mono都可以发出三种数据信号：元素值，错误信号，完成信号，错误信号和完成信号都代表终止信号，终止信号用于告诉订阅者数据流结束了 image-20221119220356432

  • 代码演示Flux和Mono

    • 第一步 引入依赖

      <dependency>
    <groupId>io.projectreactor</groupId>
    <artifactId>reactor-core</artifactId>
    <version>3.3.12.RELEASE</version>
</dependency>

    • 第二步 编程代码

      public class TestReactor {
    public static void main(String[] args) {
        //just 方法直接声明
        Flux.just(1,2,3,4);
        Mono.just(1);
​
        //其他的方法
        Integer[]array = {1,2,3,4};
        Flux.fromArray(array);
​
        List<Integer> list = Arrays.asList(array);
        Flux.fromIterable(list);
​
        Stream<Integer> stream = list.stream();
        Flux.fromStream(stream);
    }
}

  • 三种信号特点

    • 错误信号和完成信号都是终止信号，不能共存的
    • 如果没有发送任何元素值，而是直接发送错误或者完成信号，表示是空数据流
    • 如果没有错误信号，没有完成信号，表示是无限数据流

  • 调用just或者其他方法只是声明数据流，数据流并没有发出，只有进行订阅之后才会触发数据流，不订阅什么都不会发生的

  • 操作符

    • 对数据流进行一道道操作，成为操作符，比如工厂流水线

      • 第一 map 元素映射为新元素 image-20221119222450989

      • 第二 flatMap 元素映射为流 image-20221119222737154

        • 把每个元素转换流，把转换之后多个流合并大的流

4.Spring Webflux执行流程和核心API

SpringWebflux基于Reactor,默认使用容器是Netty,Netty是高性能的NIO框架，异步非阻塞的框架

  • Netty

    • BIO image-20221119230745766
    • NIO image-20221119230835356

  • SpringWebflux执行过程和SpringMVC相似的

    • SpringWebflux核心控制器DispatchHandler,实现接口WebHandler

    • 接口WebHandler有一个方法 image-20221119231633348

      image-20221119231932695

  • SpringWebflux里面DispatcherHandler,负责请求的处理

    • HandlerMapping:请求查询到处理的方法
    • HandlerAdapter:真正负责请求处理
    • HandlerResultHandler:响应结果处理

  • SpringWebflux实现函数式编程，两个接口：RouterFunction(路由处理)和HandlerFunction(处理函数).

5.基于注解编程模型

使用注解编程模型方式，和之前Spring MVC使用相似的，只需要把相关依赖配置到项目中，Spring Boot自动配置相关运行容器,默认情况下使用Netty服务器

  • 第一步创建Spring Boot工程，引入Webflux依赖 image-20221120090453009 image-20221120090529874

  • 第二步 配置启动的端口号 image-20221120090706270

  • 第三步 创建包和相关类

  • @Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
/**
 * 实体类
 */
public class User {
    private String name;
    private String gender;
    private Integer age;
}

    • 创建接口定义操作方法

      //用户操作的接口
public interface UserService {
    //根据id查询用户
    Mono<User> getUserById(int id);
    //查询所有用户
    Flux<User> getAllUser();
    //添加用户
    Mono<Void> saveUserInfo(Mono<User> user);
}

    • 接口实现类

      public class UserServiceImpl implements UserService {
​
    //创建一个Map集合存储数据
    private final Map<Integer,User> users = new HashMap<>();
​
    public UserServiceImpl(){
        this.users.put(1,new User("lucy","girl",18));
        this.users.put(2,new User("bob","boy",19));
        this.users.put(3,new User("mack","boy",18));
    }
    @Override
    public Mono<User> getUserById(int id) {
        return Mono.justOrEmpty(this.users.get(id));
    }
​
    //查询多个用户
    @Override
    public Flux<User> getAllUser() {
        return Flux.fromIterable(this.users.values());
    }
​
    //添加用户
    @Override
    public Mono<Void> saveUserInfo(Mono<User> userMono) {
        return userMono.doOnNext(person->{
            //向map集合里放值
            int id = users.size() + 1;
            users.put(id,person);
        }).thenEmpty(Mono.empty());
    }
}

    • 创捷controller

      @RestController
public class UserController {
    //出入Service
    @Autowired
    private UserService userService;
​
    //id查询
    @GetMapping("/user/{id}")
    public Mono<User> getUserId(@PathVariable int id){
        return userService.getUserById(id);
    }
    //查询所有
    @GetMapping("/user")
    public Flux<User> getUsers(){
        return userService.getAllUser();
    }
    //添加
    @PostMapping("/saveuser")
    public Mono<Void> saveUser(@RequestBody User user){
        Mono<User> userMono = Mono.just(user);
        return userService.saveUserInfo(userMono);
    }
}

  • 说明

    SpringMVC方式实现，同步阻塞的方式，基于SpringMVC+Servlet+Tomcat SpringWebflux方式实现，异步非阻塞方式，基于SpringWebflux+Reactor+Netty

6.基于函数式编程模型

  • 在使用函数式编程模型操作时候，需要自己初始化服务器
  • 基于函数式编程模型时候，有两个核心接口：RouterFunction(实现路由功能，请求转发给对应的handler)和HandlerFunction(处理请求生成响应的函数).核心任务定义这两个函数式接口的实现并且启动需要的服务器
  • SpringWebflux请求和响应不再是ServletRequest和ServletResponse,而是ServlerRequest和ServerResponse

6.1Handler

  • 第一步 把注解编程模型工程复制一份

  • 第二步 创建Handler(具体实现方法)

    public class UserHandler {
    private final UserService userService;
    public UserHandler(UserService userService){
        this.userService = userService;
    }
​
    //根据id查询
    public Mono<ServerResponse> getUserById(ServerRequest request){
        //获取id值
        int userID = Integer.valueOf(request.pathVariable("id"));
        //空值处理
        Mono<ServerResponse> notFound = ServerResponse.notFound().build();
​
        //调用service方法得到数据
        Mono<User> userMono = this.userService.getUserById(userID);
        //把userMono进行转换返回
        //使用Reactor操作符flatMap
        return
                userMono
                        .flatMap(person->ServerResponse.ok().contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
                                .body(fromObject(person)))
                                .switchIfEmpty(notFound);
    }
    //查询所有
    public Mono<ServerResponse>getAllUser(){
        //调用service得到结果
        Flux<User>users = this.userService.getAllUser();
        return ServerResponse.ok().contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).body(users,User.class);
    }
    //添加
    public Mono<ServerResponse> saveUser(ServerRequest request){
        //得到user对象
        Mono<User> userMono = request.bodyToMono(User.class);
        return ServerResponse.ok().build(this.userService.saveUserInfo(userMono));
    }
}

    image-20221120114834307

6.2Router和服务器

  • 第三步 初始化服务器,编写Router

    public class Server {
    //1 创建Router路由
    public RouterFunction<ServerResponse> routerFunction(){
        UserService userService = new UserServiceImpl();
        UserHandler handler = new UserHandler (userService);
        //设置路由
        return RouterFunctions.route(
                GET("/users/{id}").and(accept(APPLICATION_JSON)),handler::getUserById)
                .andRoute(GET("/users").and(accept(APPLICATION_JSON)),handler::getAllUser);
    }
}
​

    • 创建服务器完成适配

          //2 创建服务器完成适配
    public void createReactorServer(){
        //路由和handler适配
        RouterFunction<ServerResponse> route = routingFunction();
        HttpHandler httpHandler = toHttpHandler(route);
        ReactorHttpHandlerAdapter adapter = new ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler);
​
        //创建服务器
        HttpServer httpServer = HttpServer.create();
        httpServer.handle(adapter).bindNow();
    }

  • 最终调用

        public static void main(String[] args) throws IOException {
        Server server = new Server();
        server.createReactorServer();
        System.out.println("enter to exit");
        System.in.read();
    }

6.3WebClient

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //调用服务器地址
        WebClient webClient = WebClient.create("http://127.0.0.1:11919");
​
        //根据id查询
        String id = "1";
        User userresult = webClient.get().uri("/users/{id}", id)
                .accept(MediaType.APPLICATION_JSON).retrieve().bodyToMono(User.class)
                .block();
        System.out.println(userresult.getGender());
​
        //查询所有
        Flux<User> results = webClient.get().uri("/users")
                .accept(MediaType.APPLICATION_JSON).retrieve().bodyToFlux(User.class);
        results.map(stu -> stu.getName())
                .buffer().doOnNext(System.out::println).blockFirst();
    }
​
}
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