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缘起

什么是响应式编程

响应式编程定义

reactivestream中响应式编程

java9中响应式编程

什么是Reactive

Reactive之Mono类

Reactive之Flux类

什么是WebFlux

WebFlux的几个关键概念

为什么需要WebFlux

WebFlux实际场景

WebFlux使用避坑

参考文章

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        最近项目中使用到了Spring Cloud Gateway,而gateway里面大量使用了Reactive、Mono、Flux，这个确实很有意思，因此准备写一篇文章详细介绍一下。Mono和Flux相关框架有Spring WebFlux,Spring Cloud Gateway,Reactor,下面分别对其进行介绍。

缘起

        响应式编程是一种思想，也就是一种设计原则，属于法的层面。而不管是Reactor、WebFlux、Spring Gateway，这些都是框架，就是基于这个设计原则的器了，而里面用到的Mono、Flux就是这些个框架的道具。

        对于响应式编程，有很多种解释，比如很多人举例的excel表格的例子，Excel有函数Avg和Sum，当某一列的数据变化後，其对应的Sum函数也会相应的变化，也就是变化传递的思想。类似，一个数据流，当一个数据改变之后，其对应的函数值也会相应变化。举个例子，java8中的IntStream.of(nums).parallel().sum()这种函数，这是一种数据流式处理的思想，但是这是缺少响应式编程定义的propagation of change变化传递，因此不能算响应式。

        java9中新增了响应式编程支持，这里响应式流(Reactive Streams)通过定义一组实体，接口和互操作方法，给出了实现异步非阻塞背压的标准。第三方遵循这个标准来实现具体的解决方案，常见的有Reactor，RxJava，Akka Streams，Ratpack等。。

什么是响应式编程

响应式编程定义

        reactive programming is a declarative programming paradigm concerned with data streams and the propagation of change。而这个定义也约定了

reactivestream中响应式编程

        org.reactivestreams中reactive-stream对响应式编程有了关键的接口定义。先上类结构图，从下面的类图中可以发现，这个思想怎么和消息中间件有点类似呢，一个发布者Publisher，一个订阅者Subscriber，一个Processor和Kafka中的broker也可以对应起来，这里在细看Processor的接口定义会发现，其就是将Subscriber和Publisher串起来的关键角色。

public interface Processor<T, R> extends Subscriber<T>, Publisher<R> {
}

• Publisher（发布者)相当于生产者(Producer)

• Subscriber(订阅者)相当于消费者(Consumer)

• Processor就是在发布者与订阅者之间处理数据用的

        在响应式流上提到了back pressure（背压)这么一个概念，其实非常好理解。在响应式流实现异步非阻塞是基于生产者和消费者模式的，而生产者消费者很容易出现的一个问题就是：生产者生产数据多了，就把消费者给压垮了。

而背压说白了就是：消费者能告诉生产者自己需要多少量的数据。这里就是Subscription接口所做的事。

java9中响应式编程

        java9中引入了Flow类，这个类就是对响应式编程规范的具体支持，其组合关系和内部方法如下，可以看到和reactivestream几乎一模一样，这里就不做过多描述。

 

什么是Reactive

        看过SpringGateway的源码会发现，里面大量使用reactive思路和reactivestreams里面的类。

        而reactor.core是对reactivestreams中定义的接口进行实际实现，核心的几个类如Mono、Flux，待会我们介绍，先看一下类图

 

        Reactive流的主要特征是“back pressure后压”：也就是说，系统会在它的请求buffer被充满时，将其推送会给发送者，让发送者稍后再试，或者使用其他接收器，这就能确保发送者和接收者之间的管道不会被充满，这样才有机会获得一个响应式系统。

Reactive之Mono类

        Mono 是一个发出(emit)0-1个元素的Publisher<T>,可以被onComplete信号或者onError信号所终止。

Reactive之Flux类

        Flux 是一个发出(emit)0-N个元素组成的异步序列的Publisher<T>,可以被onComplete信号或者onError信号所终止。在响应流规范中存在三种给下游消费者调用的方法 onNext, onComplete, 和onError。下面这张图表示了Flux的抽象模型：

什么是WebFlux

        Spring 5新加入的响应式流编程技术栈是其主打核心特性，最低Springbooot2.0，底层使用Netty，这个从搭建好项目启动日志中能看出来。

WebFlux的几个关键概念

1.Router Functions: 对标@Controller，@RequestMapping等标准的Spring MVC注解，提供一套函数式风格的API，用于创建Router，Handler和Filter。

2.WebFlux: 核心组件，协调上下游各个组件提供响应式编程支持。

3.Reactive Streams: 一种支持背压（Backpressure）的异步数据流处理标准，主流实现有RxJava和Reactor，Spring WebFlux默认集成的是Reactor,

为什么需要WebFlux

        很多朋友会说我们有了异步非阻塞，为什么还需要webFlux，这里的具体原因有以下几点。

        WebFlux使用的是Reactor响应式流，里边提供了一系列的API供我们去处理逻辑，而WebFlux使用起来可以像使用SpringMVC一样，同时WebFlux也可以使用Functional Endpoints方式编程，总的来说还是要比回调/CompletableFuture要简洁和易编写。

        Spring WebFlux在应对高并发的请求时，借助于异步IO，能够以少量而稳定的线程处理更高吞吐量的请求，尤其是当请求处理过程如果因为业务复杂或IO阻塞等导致处理时长较长时，对比更加显著。

        使用WebFlux的好处是只需要在程序内启动少量线程扩展，而不是水平通过集群扩展。异步能够规避文件IO/网络IO阻塞所带来的线程堆积。

The key expected benefit of reactive and non-blocking is the ability to scale with a small, fixed number of threads and less memory.That makes applications more resilient under load, because they scale in a more predictable way

WebFlux实际场景

SpringMVC和WebFlux更多的是互补关系，而不是替换。阻塞的场景该SpringMVC还是SpringMVC，并不是WebFlux出来就把SpringMVC取代了。

•  WebFlux需要非阻塞的业务代码，如果阻塞，需要自己开线程池去运行。WebFlux什么场景下可以替换SpringMVC呢？

• 想要内存和线程数较少的场景
• 网络较慢或者IO会经常出现问题的场景

WebFlux使用避坑

        1）如果原先使用用SpringMVC好好的话，则没必要迁移。因为命令式编程是编写、理解和调试代码的最简单方法。因为老项目的类库与代码都是基于阻塞式的。

　　2）如果你的团队打算使用非阻塞式web框架，WebFlux确实是一个可考虑的技术路线，而且它支持类似于SpringMvc的Annotation的方式实现编程模式，也可以在微服务架构中让WebMvc与WebFlux共用Controller，切换使用的成本相当小

　　3）在SpringMVC项目里如果需要调用远程服务的话，你不妨考虑一下使用WebClient，而且方法的返回值可以考虑使用Reactive Type类型的，当每个调用的延迟时间越长，或者调用之间的相互依赖程度越高，其好处就越大

参考文章

外行人都能看懂的WebFlux，错过了血亏

Spring Web Flow Reference Guide

学习WebFlux时常见的问题 - Java3y的个人空间 - OSCHINA - 中文开源技术交流社区

Reactive响应式/反应式编程 -解道Jdon

Java反应式框架Reactor中的Mono和Flux - 知乎