Spring-WebFlux使用，一文带你从0开始学明白Spring-WebFlux，学明白响应式编程

一、Spring-WebFlux介绍

传统的基于Servlet的Web框架，如Spring MVC,在本质上都是阻塞和多线程的，每个连接都会使用一个线程。在请求处理的时候，会在线程池中拉取一个工作者( worker )线程来对请求进行处理。同时，请求线程是阻塞的，直到工作者线程提示它已经完成为止。

在Spring5中，引入了一个新的异步、非阻塞的WEB模块，就是Spring-WebFlux。该框架在很大程度上是基于Reactor项目的，能够解决Web应用和API中对更好的可扩展性的需求。

关于Reactor响应式编程的前置知识，请移步：响应式编程详解，带你熟悉Reactor响应式编程

异步的Web框架能够以更少的线程获得更⾼的可扩展性，通常它们只需要与CPU核⼼数量相同的线程。通过使⽤所谓的事件轮询（event looping）机制，这些框架能够⽤⼀个线程处理很多请求，这样每次连接的成本会更低。在事件轮询中，所有事情都是以事件的⽅式来进⾏处理的，包括请求以及密集型操作（如数据库和⽹络操作）的回调。当需要执⾏成本⾼昂的操作时，事件轮询会为该操作注册⼀个回调，这样操作可以并⾏执⾏，⽽事件轮询则会继续处理其他的事件。

Spring 5通过名为WebFlux的新Web框架来⽀持反应式Web应⽤，Spring5定义的完整Web开发技术栈如图所⽰：

区别于Spring MVC

与SpringMVC相比较，Spring WebFlux没有与Servlet API耦合，所以它的运⾏并不需要Servlet容器。它可以运⾏在任意⾮阻塞Web容器中，包括Netty、Undertow、Tomcat、Jetty或任意Servlet 3.1及以上的容器。

而且它的使用，我们需要添加Spring Boot WebFlux starter依赖项，⽽不是标准的Web starter（例如，spring-boot-starter-web）。

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

WebFlux的默认嵌⼊式服务器是Netty⽽不是Tomcat。Netty是⼀个异步、事件驱动的服务器，⾮常适合Spring WebFlux这样的反应式Web框架。

Spring WebFlux是真正的反应式Web框架，允许在事件轮询中处理请求；⽽Spring MVC是基于Servlet的，依赖于多线程来处理多个请求。

二、Spring-WebFlux的使用

SpringWebFlux实现方式有两种：注解编程模型和函数式编程模型。

注解编程模型和之前的SpringMVC方式很类似，注解都是相同的。

函数式编程模型，需要我们手动来构建web服务和路由。

首先要引入包：

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

1、注解编程模型

（1）定义实体类

public class User {

    private String name;

    // get set 构造器 toString 略
}

（2）定义service

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Service
public class UserService {

    // 模拟数据库存储
    private Map<Integer, User> map = new HashMap<>();

    public UserService() {
        map.put(1, new User("zhangsan"));
        map.put(2, new User("lisi"));
        map.put(3, new User("wangwu"));
    }

    // 根据id查询
    public Mono<User> getById(Integer id){
        // 返回数据或空值
        return Mono.justOrEmpty(map.get(id));
    }

    // 查询多个
    public Flux<User> getAll(){
        return Flux.fromIterable(map.values());
    }

    // 保存
    public Mono<Void> save(Mono<User> userMono){
        return userMono.doOnNext(user -> {
            int id = map.size() + 1;
            map.put(id, user);
        }).thenEmpty(Mono.empty()); // 最后置空
    }
}

（3）定义controller

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import reactor.core.publisher.Flux;
import reactor.core.publisher.Mono;

@RestController
@RequestMapping("/flux")
public class UserController {

    private final UserService userService;

    @Autowired
    public UserController(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    // 根据id查询
    @GetMapping("/{id}")
    public Mono<User> getById(@PathVariable Integer id){
        return userService.getById(id);
    }

    // 查询多个
    @GetMapping("/all")
    public Flux<User> getAll(){
        return userService.getAll();
    }

    // 保存
    @PostMapping("/save")
    public Mono<Void> save(@RequestBody Mono<User> userMono){
        return userService.save(userMono);
    }
}

（4）测试一下吧~

跟SpringMVC一样正常访问，查询、修改。

2、函数式编程模型

在使用函数式编程模型时，需要自己初始化服务器。

基于函数式编程模型，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ServerRequest和ServerResponse。

（1）定义实体类

public class User {

    private String name;

    // get set 构造器 toString 略
}

（2）定义service

import reactor.core.publisher.Flux;
import reactor.core.publisher.Mono;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class UserService {

    // 模拟数据库存储
    private Map<Integer, User> map = new HashMap<>();

    public UserService() {
        map.put(1, new User("zhangsan"));
        map.put(2, new User("lisi"));
        map.put(3, new User("wangwu"));
    }

    // 根据id查询
    public Mono<User> getById(Integer id){
        // 返回数据或空值
        return Mono.justOrEmpty(map.get(id));
    }

    // 查询多个
    public Flux<User> getAll(){
        return Flux.fromIterable(map.values());
    }

    // 保存
    public Mono<Void> save(Mono<User> userMono){
        return userMono.doOnNext(user -> {
            int id = map.size() + 1;
            map.put(id, user);
        }).thenEmpty(Mono.empty()); // 最后置空
    }
}

（3）定义handler

import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.server.reactive.HttpHandler;
import org.springframework.http.server.reactive.ReactorHttpHandlerAdapter;
import org.springframework.web.reactive.function.BodyInserters;
import org.springframework.web.reactive.function.server.*;
import reactor.core.publisher.Flux;
import reactor.core.publisher.Mono;
import reactor.netty.http.server.HttpServer;


public class UserHandler {

    private final UserService userService;

    public UserHandler(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    // 根据id查询
    public Mono<ServerResponse> getById(ServerRequest request){
        // 获取id值
        String id = 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 = userService.getById(Integer.parseInt(id));
        // 把userMono进行转换返回
        return userMono.flatMap(user ->
                ServerResponse
                        .ok()
                        .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
                        .body(BodyInserters.fromValue(userMono))
                        .switchIfEmpty(notFound)
        );
    }

    // 查询多个
    public Mono<ServerResponse> getAll(ServerRequest request){
        // 调用Service得到结果
        Flux<User> users = userService.getAll();
        return ServerResponse.ok().contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).body(users, User.class);

    }

    // 保存
    public Mono<ServerResponse> save(ServerRequest request){
        // 获取User对象
        Mono<User> userMono = request.bodyToMono(User.class);
        return ServerResponse.ok().build(userService.save(userMono));
    }


    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        UserService userService = new UserService();
        UserHandler userHandler = new UserHandler(userService);
        // 创建路由
        RouterFunction<ServerResponse> route = RouterFunctions
                .route(RequestPredicates.GET("/user/{id}").and(RequestPredicates.accept(MediaType.APPLICATION_JSON)), userHandler::getById)
                .andRoute(RequestPredicates.GET("/users").and(RequestPredicates.accept(MediaType.APPLICATION_JSON)), userHandler::getAll);
        // 路由和handler适配
        HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(route);
        ReactorHttpHandlerAdapter adapter = new ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler);
        // 创建服务器
        HttpServer httpServer = HttpServer.create();
        httpServer.handle(adapter).bindNow();
    }
}

（4）测试一下吧~

三、源码及原理分析

1、SpringWebFlux核心控制器

SpringWebFlux执行过程和SpringMVC很相似。

SpringWebFlux核心控制器为DispatcherHandler，实现WebHandler接口。

// org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler#handle
@Override
public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange) { // exchange中放着http请求响应信息
	if (this.handlerMappings == null) { // 根据请求地址获取对应的mapping
		return createNotFoundError();
	}
	if (CorsUtils.isPreFlightRequest(exchange.getRequest())) {
		return handlePreFlight(exchange);
	}
	return Flux.fromIterable(this.handlerMappings)
			.concatMap(mapping -> mapping.getHandler(exchange))
			.next()
			.switchIfEmpty(createNotFoundError())
			.flatMap(handler -> invokeHandler(exchange, handler)) // 调用业务方法
			.flatMap(result -> handleResult(exchange, result)); // 处理结果返回
}

2、答疑

在理想情况下，反应式控制器将会位于反应式端到端栈的顶部，这个栈包括了控制器、repository、数据库以及在它们之间可能还会包含的服务。

我们使用SpringWebFlux时并没有调⽤subscribe()。框架将会为我们调⽤subscribe()。

四、响应式数据持久化

目前MySQL是不支持响应式的，而部分NoSQL数据库如MongoDB、redis、Cassandra等都支持响应式。

此处关于与数据库的交互实现响应式暂略，后续有时间再单独出文章供学习借鉴。

而SpringWebFlux，也常用于SpringCloud-Gateway网关，用于处理请求、路由转发等功能的，对数据库的需求相对来说比较少。

五、使用响应式web客户端-WebClient

springboot-webFlux的webclient详细使用介绍，细节拉满

写在后面

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