前言
我们在查看 Spring Cloud 源码的时候，会发现已经引入了 Mono 或者 Flux 相关的代码，如果对这些代码不熟悉，就会觉得有些 Spring Cloud 源码将会变得晦涩难懂。Mono 和 Flux 为 ProjectReactor 响应式框架中的核心类。其相关概念可以参考 Flux、Mono、Reactor 实战（史上最全）和
响应式编程入门之 Project Reactor。我在参考了这些文章后，查看了相应的源码，这里是将自己的理解记录下来，希望可以帮助到初学者理解 ProjectReactor 。本文的目标是可以让大家理解以下者行代码的实现逻辑。
Mono.just("hello").map(e->e+" world").map(e->e+"!").subscribe(System.out::println);核心接口
本文使用的是 java 8 ,项目中需要引入以下依赖
<dependency>
<groupId>io.projectreactor</groupId>
<artifactId>reactor-core</artifactId>
<version>3.4.24</version>
</dependency>ProjectReactor 其核心思想观察者模式，定义了发布者和订阅者以及订阅三个接口。其核心接口如下
/**
* 当将一个 Subscriber 传递给 Publisher#subscribe(Subscriber) 方法的时候，Subscriber#onSubscribe(Subscription) 会被调用
*/
public interface Subscriber<T> {
/**
* 在 Publisher#subscribe(Subscriber) 调用时，被调用.
* 他的职责是去调用 Subscription#request(long) 方法
*/
public void onSubscribe(Subscription s);
/**
* 当 Subscription#request(long)调用的时候被调用，数据T来自 Publisher
*/
public void onNext(T t);
/**
* 发生异常时被触发
*/
public void onError(Throwable t);
/**
* 正常完成时被触发
*/
public void onComplete();
}
/**
* Subscription 代表 Subscriber 订阅一个 Publisher 的生命周期，只能被一个 Subscriber 使用一次。
*/
public interface Subscription {
/**
* 通常是 Subscriber#onSubscribe(Subscription)时被触发，然后调用 Subscriber#onNext(T)方法
*/
public void request(long n);
/**
* 停止发送数据和清理相关资源
*/
public void cancel();
}
/**
* 一个发布者可以发布无数个元素给订阅者，被多个 Subscriber 进行订阅。
*/
public interface Publisher<T> {
/**
* 这个方法用于开始一个数据流，可以被调用多次，每次都会生成一个新的 Subscription 对象，每个 Subscription 对象只能被一个 Subscriber 使用。每个 Subscriber 最多订阅一次一个 Publisher。但是 Publisher 可以被多个 Subscriber 订阅。
*/
public void subscribe(Subscriber<? super T> s);
}仔细看官方接口的文档，可以看到核心调用逻辑如下：
首先调用 Publisher#subscribe(Subscriber)方法，传入了一个 Subscriber。
然后 Subscriber#onSubscribe(Subscription)，传入了一个 Subscription。
然后 Subscription#request(long) 会被触发。
然后 Subscriber#onNext(T) 会被触发。
每个方法，都规定了具体的职责。
看到这里我就有一个疑问了:
为什么需要这样弯弯绕绕，而且需要引入一个中间的对象 Subscription 传递数据？
Publisher 提供数据，Subscriber 直接去获取不就好了吗？
这里先给出我的理解：
形成数据流，中间可以引入多个处理过程。
可以在 Subscriber 订阅的时候，整个处理流程才动起来。
这里先有一个印象，后续可以再回头看就理解了。
按照核心逻辑，我们对以上三个接口进行简单实现。
简单实现
import org.reactivestreams.Publisher;
import org.reactivestreams.Subscriber;
import org.reactivestreams.Subscription;
public class Demo {
static class MySubscription implements Subscription{
private String data;
private Subscriber subscriber;
public MySubscription(String data, Subscriber subscriber) {
this.data = data;
this.subscriber = subscriber;
}
private boolean isCanceled;
@Override
public void request(long l) {
if (!isCanceled){
try {
subscriber.onNext(data);
subscriber.onComplete();
} catch (Exception e) {
subscriber.onError(e);
}
}
}
@Override
public void cancel() {
isCanceled = true;
}
}
static class MyPublisher implements Publisher{
private String data;
@Override
public void subscribe(Subscriber subscriber) {
subscriber.onSubscribe(new MySubscription(data, subscriber));
}
public static Publisher just(String a){
MyPublisher myPublisher = new MyPublisher();
myPublisher.data = a;
return myPublisher;
}
}
static class MySubscriber implements Subscriber{
@Override
public void onSubscribe(Subscription subscription) {
subscription.request(1L);
}
@Override
public void onNext(Object o) {
System.out.println(o);
}
@Override
public void onError(Throwable throwable) {
System.out.println("error");
}
@Override
public void onComplete() {
System.out.println("completed");
}
}
public static void main(String[] args) {
MyPublisher.just("MyPublisher1").subscribe(new MySubscriber());
// 打印如下：
// MyPublisher1
//completed
}
}是不是特别简单，一个简单的发布订阅流程就完成了。
但很明显扩展性不强，比如我想在 MyPublisher 和 MySubscriber 之间，做一些不限次数的处理逻辑，而且写法跟Stream类似，怎么办呢？
为了完成这个逻辑，需要引入一些操作类（operator）的对象，包括 Publisher，Subscriber 以及 Subscription 的实现类。
引入中间操作类的实现
import org.reactivestreams.Publisher;
import org.reactivestreams.Subscriber;
import org.reactivestreams.Subscription;
import java.util.function.Function;
public class OperatorPublisherTest {
static class MySubscription implements Subscription{
private String data;
private Subscriber subscriber;
public MySubscription(String data, Subscriber subscriber) {
this.data = data;
this.subscriber = subscriber;
}
private boolean isCanceled;
@Override
public void request(long l) {
System.out.println("MySubscription: 调用 MySubscription#request(long)");
if (!isCanceled){
try {
subscriber.onNext(data);
subscriber.onComplete();
} catch (Exception e) {
subscriber.onError(e);
}
}
}
@Override
public void cancel() {
isCanceled = true;
}
}
/**
* 抽象类，用于引入操作类的 Publisher
*/
static abstract class AbstractPublisher implements Publisher{
public OperatorPublisher operator(Function function,String name ){
return new OperatorPublisher(this,function,name);
}
}
/**
* SourcePublisher 用于获取最初始的数据
*/
static class SourcePublisher extends AbstractPublisher{
private String name;
private String data;
public SourcePublisher(String name) {
this.name = name;
println("生成 SourcePublisher ");
}
@Override
public void subscribe(Subscriber subscriber) {
println("SourcePublisher#subscribe(Subscriber), 生成 MySubscription 对象");
subscriber.onSubscribe(new MySubscription(data, subscriber));
}
public static AbstractPublisher just(String a){
SourcePublisher myPublisher = new SourcePublisher("数据源Publisher");
myPublisher.data = a;
return myPublisher;
}
void println(String context){
System.out.println(name+": "+context);
}
}
static class OperatorPublisher extends AbstractPublisher{
private String name;
private Publisher source;
private OperatorPublisher prePublisher;
Function mapper;
public OperatorPublisher(Publisher prePublisher,Function function,String name) {
this.name = name;
this.source = prePublisher;
if (prePublisher instanceof OperatorPublisher){
this.prePublisher = (OperatorPublisher) prePublisher;
}
mapper = function;
print("生成 OperatorPublisher 对象");
}
@Override
public void subscribe(Subscriber s) {
print("订阅：OperatorPublisher#subscribe(Subscriber)");
OperatorPublisher currentPublisher = this;
Subscriber currentSubscriber = s;
while (true){
currentSubscriber = currentPublisher.subscribeOrReturn(currentSubscriber);
OperatorPublisher nextPublisher = currentPublisher.prePublisher;
if (nextPublisher == null){
currentPublisher.source.subscribe(currentSubscriber);
return;
}
currentPublisher = nextPublisher;
}
}
public OperatorSubscriptionSubscriber subscribeOrReturn(Subscriber s){
print("OperatorPublisher#subscribeOrReturn(Subscriber), 生成 OperatorSubscriptionSubscriber 对象");
return new OperatorSubscriptionSubscriber(mapper,s,name);
}
public void print(String text){
System.out.println(name+": "+text);
}
}
static class OperatorSubscriptionSubscriber implements Subscriber,Subscription{
private String name;
private Subscriber preSubscriber;
private Function function;
private Subscription preSubscription;
public OperatorSubscriptionSubscriber(Function f, Subscriber preSubscriber, String name) {
this.function = f;
this.preSubscriber = preSubscriber;
this.name = name+"_OperatorSubscriptionSubscriber";
}
private boolean isCanceled;
@Override
public void request(long l) {
println("OperatorSubscriptionSubscriber#request(long)");
preSubscription.request(l);
}
@Override
public void onSubscribe(Subscription preSubscription) {
println("OperatorSubscriptionSubscriber#onSubscribe(Subscription)");
this.preSubscription = preSubscription;
preSubscriber.onSubscribe(this);
}
@Override
public void onNext(Object o) {
println("OperatorSubscriptionSubscriber#onNext(Object)");
Object apply = function.apply(o);
println("处理后的值为："+apply);
preSubscriber.onNext(apply);
}
@Override
public void onError(Throwable t) {
preSubscriber.onError(t);}
@Override
public void onComplete() {
preSubscriber.onComplete();}
@Override
public void cancel() {isCanceled = true;}
void println(String context){
System.out.println(name+": "+context);
}
}
static class MySubscriber implements Subscriber{
private String name = "最终订阅者MySubscriber：";
@Override
public void onSubscribe(Subscription subscription) {
println("MySubscriber#onSubscribe(Subscription)");
subscription.request(1L);
}
@Override
public void onNext(Object o) {
println("最终订阅者MySubscriber: MySubscriber onNext");
println("最终订阅者MySubscriber：结果输出 "+o);
}
@Override
public void onError(Throwable throwable) {
println("error");
}
@Override
public void onComplete() {
println("MySubscriber#onComplete()");
}
void println(String context){
System.out.println(name+context);
}
}
public static void main(String[] args) {
SourcePublisher.just("MyPublisher1")// 生成 SourcePublisher
.operator(e->e+" operator1 ","操作对象1")// 生成 OperatorPublisher
.operator(e->e+" operator2 ","操作对象2") // 生成 OperatorPublisher
.subscribe(new MySubscriber()); // 生成了多个嵌套的 Subscriber 回到 SourcePublisher 进行 onSubscribe 调用链
}
}涉及的接口总结如下
接口 |
普通实现 |
操作类实现 |
Publisher |
SourcePublisher |
OperatorPublisher |
Subscriber |
MySubscriber |
OperatorSubscriptionSubscriber |
Subscription |
MySubscription |
OperatorSubscriptionSubscriber |
接口对比如下
逻辑如下：
引入了操作者的概念(OperatorPublisher)，本身是一个 Publisher ，可以通过 source 和 parentPublisher 变量将所有的 Publisher 组织成为一个 Publisher 单向链表，注意的是OperatorPublisher还包含一个函数式接口Function，这个是真正处理数据的地方。
引入了新的操作类型的 Subscriber（同时也是一个 Subscription），当 Publisher 链表被订阅的时候启动遍历 Publisher ，在遍历的过程中也形成了一个 Subscriber 的链表，链表最后一个 Subscriber 为真正的订阅者。
当遍历至 Publisher 链表最后一个元素的时候， Subscriber 的队列也已经构建完成。
调用最后一个 Publisher 的 subscribe 方法，执行 onSubscribe 方法，这个方法又会将 Subscriber 的链表遍历一遍，形成一个 Subscription 链表。
当 Subscriber 的链表遍历至最后一个的时候，通过调用 Subscriber 的 onSubscribe 方法，将会执行 subscription#request(long)，这里也是一个遍历的方法，遍历 Subscription 到最后一个元素。
执行最后一个 Subscription 的 request 方法，依次执行 Subscriber 链表中的 Subscriber 的 onNext方法。
在操作类型的 Subscriber 中，含有对数据的处理逻辑，数据依次被处理后，最终的 Subscriber，完成最后的输出。
流程图如下：
打印效果如下（为了方便描述加上了行号）：
数据源 Publisher: 生成 SourcePublisher
操作对象1: 生成 OperatorPublisher 对象
操作对象2: 生成 OperatorPublisher 对象
操作对象2: 订阅：OperatorPublisher#subscribe(Subscriber)
操作对象2: OperatorPublisher#subscribeOrReturn(Subscriber), 生成 OperatorSubscriptionSubscriber 对象
操作对象1: OperatorPublisher#subscribeOrReturn(Subscriber), 生成 OperatorSubscriptionSubscriber 对象
数据源Publisher: SourcePublisher#subscribe(Subscriber), 生成 MySubscription 对象
操作对象1_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#onSubscribe(Subscription)
操作对象2_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#onSubscribe(Subscription)
最终订阅者MySubscriber：MySubscriber#onSubscribe(Subscription)
操作对象2_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#request(long)
操作对象1_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#request(long)
MySubscription: 调用 MySubscription#request(long)
操作对象1_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#onNext(Object)
操作对象1_OperatorSubscriptionSubscriber: 处理后的值为：MyPublisher1 operator1
操作对象2_OperatorSubscriptionSubscriber: OperatorSubscriptionSubscriber#onNext(Object)
操作对象2_OperatorSubscriptionSubscriber: 处理后的值为：MyPublisher1 operator1 operator2
最终订阅者MySubscriber：最终订阅者MySubscriber: MySubscriber onNext
最终订阅者MySubscriber：最终订阅者MySubscriber：结果输出 MyPublisher1 operator1 operator2
最终订阅者MySubscriber：MySubscriber#onComplete()
以上，一个完整的发布订阅逻辑已经处理完成，通过查看流程，可以看到
Publisher 在调用 subscribe 方法之前，只是构建了一个 Publisher 链表，没有发生任何数据处理逻辑。
查看 Publisher 是不存在任何状态的，也就是说，这个 Publisher 链表是可以重复使用的。
当调用了 subscribe 方法之后，数据处理逻辑开始开动，而且查看 Subscriber，
Mono 的工作流程
当你看完前面的逻辑并已经理解了之后，查看 Mono 的工作流程就会变得比较简单
首先一行最简单的代码如下：
import reactor.core.publisher.Mono;
public class MonoTest {
public static void main(String[] args) {
Mono.just("hello").map(e->e+" world").map(e->e+"!").subscribe(System.out::println);
}
}首先，查看Mono类，发现他是一个抽象类
public abstract class Mono implements CorePublisher {}
是一个 Publisher 的实现类，当他调用 just(T) 方法时，会返回一个 MonoJust，MonoJust 继承了 Mono。
public static <T> Mono<T> just(T data) {
return onAssembly(new MonoJust<>(data));
}
然后调用 map(Function) 时，会返回一个 MonoMapFuseable ，MonoMapFuseable 也是继承了 Mono。继续调用 map(Function)，也是如此。
public final <R> Mono<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper) {
if (this instanceof Fuseable) {
return onAssembly(new MonoMapFuseable<>(this, mapper));
}
return onAssembly(new MonoMap<>(this, mapper));
}
至此，Publisher 的两个实现类已经出现 MonoJust 和 MonoMapFuseable。MonoJust 负责存储原始数据，MonoMapFuseable 用于处理数据，并负责构建 Publisher 链表。看下两个类的实现
final class MonoJust<T>
extends Mono<T>
implements Fuseable.ScalarCallable<T>, Fuseable, SourceProducer<T> {
final T value;
// 将数据存储在 value 变量中。
MonoJust(T value) {
this.value = Objects.requireNonNull(value, "value");
}
@Override
public void subscribe(CoreSubscriber<? super T> actual) {
actual.onSubscribe(Operators.scalarSubscription(actual, value));
}
}
final class MonoMapFuseable<T, R> extends InternalMonoOperator<T, R>
implements Fuseable {
final Function<? super T, ? extends R> mapper;
MonoMapFuseable(Mono<? extends T> source, Function<? super T, ? extends R> mapper) {
super(source);
this.mapper = Objects.requireNonNull(mapper, "mapper");
}
// 为了方便理解，将 subscribe(CoreSubscriber)方法从 父类 InternalMonoOperator 搬到了这里。
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public final void subscribe(CoreSubscriber<? super O> subscriber) {
OptimizableOperator operator = this;
try {
while (true) {
subscriber = operator.subscribeOrReturn(subscriber);
if (subscriber == null) {
// null means "I will subscribe myself", returning...
return;
}
OptimizableOperator newSource = operator.nextOptimizableSource();
if (newSource == null) {
operator.source().subscribe(subscriber);
return;
}
operator = newSource;
}
}
catch (Throwable e) {
Operators.reportThrowInSubscribe(subscriber, e);
return;
}
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public CoreSubscriber<? super T> subscribeOrReturn(CoreSubscriber<? super R> actual) {
if (actual instanceof ConditionalSubscriber) {
ConditionalSubscriber<? super R> cs = (ConditionalSubscriber<? super R>) actual;
return new FluxMapFuseable.MapFuseableConditionalSubscriber<>(cs, mapper);
}
return new FluxMapFuseable.MapFuseableSubscriber<>(actual, mapper);
}
}注意在 subscribeOrReturn 方法中返回了一个 MapFuseableConditionalSubscriber
可以看到 MapFuseableConditionalSubscriber 既是一个 Subscrition 也是一个 Subscriber。用来构建 Subscriber 链表和 Subscrition 链表，而它存有 MonoMapFuseable 传进来的 Function<? super T, ? extends R> mapper ，用于数据处理。其核心逻辑如下，
static final class MapFuseableConditionalSubscriber<T, R>
implements ConditionalSubscriber<T>, InnerOperator<T, R>,
QueueSubscription<R> {
final ConditionalSubscriber<? super R> actual;
final Function<? super T, ? extends R> mapper;
boolean done;
QueueSubscription<T> s;
MapFuseableConditionalSubscriber(ConditionalSubscriber<? super R> actual,
Function<? super T, ? extends R> mapper) {
this.actual = actual;
this.mapper = mapper;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public void onSubscribe(Subscription s) {
if (Operators.validate(this.s, s)) {
this.s = (QueueSubscription<T>) s;
actual.onSubscribe(this);
}
}
@Override
public void onNext(T t) {
if (sourceMode == ASYNC) {
actual.onNext(null);
}
else {
R v;
try {
v = mapper.apply(t);
if (v == null) {
throw new NullPointerException("The mapper [" + mapper.getClass().getName() + "] returned a null value.");
}
}
catch (Throwable e) {
return;
}
actual.onNext(v);
}
}
@Override
public void request(long n) {
s.request(n);
}
}当调用 .subscribe(System.out::println) 的时候，这里传入的是一个方法引用。调用的是父类Mono的多个重载方法
public final Disposable subscribe(Consumer<? super T> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer, "consumer");
return subscribe(consumer, null, null);
}
public final Disposable subscribe(
@Nullable Consumer<? super T> consumer,
@Nullable Consumer<? super Throwable> errorConsumer,
@Nullable Runnable completeConsumer) {
return subscribe(consumer, errorConsumer, completeConsumer, (Context) null);
}
public final Disposable subscribe(
@Nullable Consumer<? super T> consumer,
@Nullable Consumer<? super Throwable> errorConsumer,
@Nullable Runnable completeConsumer,
@Nullable Context initialContext) {
return subscribeWith(new LambdaMonoSubscriber<>(consumer, errorConsumer,
completeConsumer, null, initialContext));
}
public final <E extends Subscriber<? super T>> E subscribeWith(E subscriber) {
// 这里将会调用子类的重写 subscribe 方法。
subscribe(subscriber);
return subscriber;
}传入的 Consumer 被封装成为了 LambdaMonoSubscriber，最终在 onNext 方法中调用 Consumer 的逻辑。
final class LambdaMonoSubscriber<T> implements InnerConsumer<T>, Disposable {
// 两个核心方法
@Override
public final void onSubscribe(Subscription s) {
if (Operators.validate(subscription, s)) {
this.subscription = s;
if (subscriptionConsumer != null) {
//。。。
}
else {
s.request(Long.MAX_VALUE);
}
}
}
@Override
public final void onNext(T x) {
if (consumer != null) {
try {
consumer.accept(x);
}
catch (Throwable t) {
Exceptions.throwIfFatal(t);
s.cancel();
doError(t);
}
}
// 省略其他。。。
}
}以上就是所有的关键类，跟我们前面的实现逻辑是一致的，流程也是一致，因此不再做过多的描述。
总结
本文通过自己实现接口的方式，揭示了响应式编程核心类 Mono 的基本原理。其核心接口为三个 Publisher,Subscriber,Subsription。核心方法为 Publisher#onSubscribe(Subscription),Subscriber#onSubscribe(Subscription),Subsription#request(long), Subscriber#onNext(T)，围绕Publisher的构造函数以及这四个方法，依次构建了Publisher 链表， Subscriber 链表和 Subsription 链表。通过这三个链表构建和遍历，完成了数据的发布，订阅和流式处理逻辑。
但是本文未涉及如何完成"响应式"，这个在后续的文章中会涉及。
参考
projectreactor官方网站
官方文档
Flux、Mono、Reactor 实战（史上最全）
二、subscribeOn和publishOn源码解析文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-421965.html
响应式编程入门之 Project Reactor文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-421965.html
到了这里，关于Java ProjectReactor 响应式编程 Mono 简单工作流程解析的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
