5 分钟了解 Spring Boot 2.0 WebFlux

Spring Boot 2.0

spring.io 官网有句醒目的话是:

BUILD ANYTHING WITH SPRING BOOT1

Spring Boot (Boot 顾名思义,是引导的意思)框架是用于简化 Spring 应用从搭建到开发的过程。应用开箱即用,只要通过一个指令,包括命令行 java -jar 、SpringApplication 应用启动类 、 Spring Boot Maven 插件等,就可以启动应用了。另外,Spring Boot 强调只需要很少的配置文件,所以在开发生产级 Spring 应用中,让开发变得更加高效和简易。目前,Spring Boot 版本是 2.x 版本。Spring Boot 包括 WebFlux。

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Spring Boot 2.0 WebFlux

了解 WebFlux , 首先了解下什么是 Reactive Streams。Reactive Streams 是 JVM 中面向流的库标准和规范:

处理可能无限数量的元素
按顺序处理
组件之间异步传递
强制性非阻塞背压(Backpressure)

Backpressure(背压)

背压是一种常用策略,使得发布者拥有无限制的缓冲区存储元素,用于确保发布者发布元素太快时,不会去压制订阅者。

Reactive Streams(响应式流)

一般由以下组成:

发布者:发布元素到订阅者
订阅者:消费元素
订阅:在发布者中,订阅被创建时,将与订阅者共享
处理器:发布者与订阅者之间处理数据

响应式编程
有了 Reactive Streams 这种标准和规范,利用规范可以进行响应式编程。那再了解下什么是 Reactive programming 响应式编程。响应式编程是基于异步和事件驱动的非阻塞程序,只是垂直通过在 JVM 内启动少量线程扩展,而不是水平通过集群扩展。这就是一个编程范例,具体项目中如何体现呢?

响应式项目编程实战中,通过基于 Reactive Streams 规范实现的框架 Reactor 去实战。Reactor 一般提供两种响应式 API :

Mono:实现发布者,并返回 0 或 1 个元素
Flux:实现发布者,并返回 N 个元素

Spring Webflux

Spring Boot Webflux 就是基于 Reactor 实现的。Spring Boot 2.0 包括一个新的 spring-webflux 模块。该模块包含对响应式 HTTP 和 WebSocket 客户端的支持,以及对 REST,HTML 和 WebSocket 交互等程序的支持。一般来说,Spring MVC 用于同步处理,Spring Webflux 用于异步处理。

Spring Boot Webflux 有两种编程模型实现,一种类似 Spring MVC 注解方式,另一种是使用其功能性端点方式。注解的会在第二篇文章讲到,下面快速入门用 Spring Webflux 功能性方式实现。

Spring Boot 2.0 WebFlux 特性

常用的 Spring Boot 2.0 WebFlux 生产的特性如下:

响应式 API
编程模型
适用性

![](http://springforall.ufile.ucloud.com.cn/static/img/e39654d047bd43a8f708d67f947c00c03e56b338cdbb47bbbba6a482f2633adb-image.png

内嵌容器
Starter 组件

还有对日志、Web、消息、测试及扩展等支持。

响应式 API

Reactor 框架是 Spring Boot Webflux 响应库依赖,通过 Reactive Streams 并与其他响应库交互。提供了 两种响应式 API : Mono 和 Flux。一般是将 Publisher 作为输入,在框架内部转换成 Reactor 类型并处理逻辑,然后返回 Flux 或 Mono 作为输出。

适用性

一图就很明确了,WebFlux 和 MVC 有交集,方便大家迁移。但是注意:

MVC 能满足场景的,就不需要更改为 WebFlux。
要注意容器的支持,可以看看下面内嵌容器的支持。
微服务体系结构,WebFlux 和 MVC 可以混合使用。尤其开发 IO 密集型服务的时候,选择 WebFlux 去实现。

编程模型

Spring 5 web 模块包含了 Spring WebFlux 的 HTTP 抽象。类似 Servlet API , WebFlux 提供了 WebHandler API 去定义非阻塞 API 抽象接口。可以选择以下两种编程模型实现:

注解控制层。和 MVC 保持一致,WebFlux 也支持响应性 @RequestBody 注解。
功能性端点。基于 lambda 轻量级编程模型,用来路由和处理请求的小工具。和上面最大的区别就是,这种模型,全程控制了请求 - 响应的生命流程

内嵌容器

跟 Spring Boot 大框架一样启动应用,但 WebFlux 默认是通过 Netty 启动,并且自动设置了默认端口为 8080。另外还提供了对 Jetty、Undertow 等容器的支持。开发者自行在添加对应的容器 Starter 组件依赖,即可配置并使用对应内嵌容器实例。

但是要注意,必须是 Servlet 3.1+ 容器,如 Tomcat、Jetty;或者非 Servlet 容器,如 Netty 和 Undertow。

Starter 组件

跟 Spring Boot 大框架一样,Spring Boot Webflux 提供了很多 “开箱即用” 的 Starter 组件。Starter 组件是可被加载在应用中的 Maven 依赖项。只需要在 Maven 配置中添加对应的依赖配置,即可使用对应的 Starter 组件。例如,添加 spring-boot-starter-webflux 依赖,就可用于构建响应式 API 服务,其包含了 Web Flux 和 Tomcat 内嵌容器等。

开发中,很多功能是通过添加 Starter 组件的方式来进行实现。那么,Spring Boot 2.x 常用的 Starter 组件有哪些呢?

Spring Boot 2.0 WebFlux 组件

Spring Boot WebFlux 官方提供了很多 Starter 组件,每个模块会有多种技术实现选型支持,来实现各种复杂的业务需求:

Web:Spring WebFlux
模板引擎:Thymeleaf
存储:Redis、MongoDB、Cassandra。不支持 MySQL
内嵌容器:Tomcat、Jetty、Undertow

快速入门

Spring Initializr 快速构建项目骨架

Spring Boot Maven 工程,就是普通的 Maven 工程,加入了对应的 Spring Boot 依赖即可。Spring Initializr 则是像代码生成器一样,自动就给你出来了一个 Spring Boot Maven 工程。Spring Initializr 有两种方式可以得到 Spring Boot Maven 骨架工程:

start.spring.io 在线生成

Spring 官方提供了名为 Spring Initializr 的网站,去引导你快速生成 Spring Boot 应用。网站地址为:https://start.spring.io,操作步骤如下:

第一步,选择 Maven 或者 Gradle 构建工具,开发语言 Java 、Kotlin 或者 Groovy,最后确定 Spring Boot 版本号。这里默认选择 Maven 构建工具、Java 开发语言和 Spring Boot 2.0.1。

第二步,输入 Maven 工程信息,即项目组 groupId 和名字 artifactId。这里对应 Maven 信息为:

groupId:springboot
artifactId:sspringboot-webflux-1-quickstart 

这里默认版本号 version 为 0.0.1-SNAPSHOT 。三个属性在 Maven 依赖仓库是唯一标识的。

第三步,选择工程需要的 Starter 组件和其他依赖。最后点击生成按钮,即可获得骨架工程压缩包。这里快速入门,只要选择 Reactive Web 即可。如图 1-8 所示。

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配置 POM 依赖

检查工程 POM 文件中,是否配置了 spring-boot-starter-webflux 依赖。如果是上面自动生成的,配置如下:


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

    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>io.projectreactor</groupId>
      <artifactId>reactor-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>

  <build>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>
  

spring-boot-starter-webflux 依赖,是我们核心需要学习 webflux 的包,里面默认包含了 spring-boot-starter-reactor-netty 、spring 5 webflux 包。也就是说默认是通过 netty 启动的。

reactor-test、spring-boot-starter-test 两个依赖搭配是用于单元测试。

spring-boot-maven-plugin 是 Spring Boot Maven 插件,可以运行、编译等调用。

编写处理器类 Handler

新建包 org.spring.springboot.handler ,作为编写功能处理类。新建城市(City)例子的处理类 CityHandler,代码如下:


import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.reactive.function.BodyInserters;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerRequest;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Component
public class CityHandler {

    public Mono<ServerResponse> helloCity(ServerRequest request) {
        return ServerResponse.ok().contentType(MediaType.TEXT_PLAIN)
                .body(BodyInserters.fromObject("Hello, City!"));
    }
}

ServerResponse 是对响应的封装,可以设置响应状态,响应头,响应正文。比如 ok 代表的是 200 响应码、MediaType 枚举是代表这文本内容类型、返回的是 String 的对象。

这里用 Mono 作为返回对象,是因为返回包含了一个 ServerResponse 对象,而不是多个元素。

编写路由器类 Router

新建 org.spring.springboot.router 包,作为编写路由器类。新建城市(City)例子的路由类 CityRouter,代码如下:


import org.spring.springboot.handler.CityHandler;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction;
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunctions;
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponse;

@Configuration
public class CityRouter {


    @Bean
    public RouterFunction<ServerResponse> routeCity(CityHandler cityHandler) {
        return RouterFunctions
                .route(RequestPredicates.GET("/hello")
                                .and(RequestPredicates.accept(MediaType.TEXT_PLAIN)),
                        cityHandler::helloCity);
    }

}

RouterFunctions 对请求路由处理类,即将请求路由到处理器。这里将一个 GET 请求 /hello 路由到处理器 cityHandler 的 helloCity 方法上。跟 Spring MVC 模式下的 HandleMapping 的作用类似。

RouterFunctions.route(RequestPredicate, HandlerFunction) 方法,对应的入参是请求参数和处理函数,如果请求匹配,就调用对应的处理器函数。

到这里一个简单的服务就写好了,下面怎么运行该服务。

启动运行项目

一个简单的 Spring Boot Webflux 工程就开发完毕了,下面运行工程验证下。使用 IDEA 右侧工具栏,点击 Maven Project Tab ,点击使用下 Maven 插件的 install 命令。或者使用命令行的形式,在工程根目录下,执行 Maven 清理和安装工程的指令:

cd springboot-webflux-1-quickstart
mvn clean install12

在控制台中看到成功的输出:

… 省略
[INFO] ————————————————————————
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ————————————————————————
[INFO] Total time: 01:30 min
[INFO] Finished at: 2017-10-15T10:00:54+08:00
[INFO] Final Memory: 31M/174M
[INFO] ————————————————————————12345678

运行工程

在 IDEA 中执行 Application 类启动,任意正常模式或者 Debug 模式。可以在控制台看到成功运行的输出:

… 省略
2018-04-10 08:43:39.932 INFO 2052 — [ctor-http-nio-1] r.ipc.netty.tcp.BlockingNettyContext : Started HttpServer on /0:0:0:0:0:0:0:0:8080
2018-04-10 08:43:39.935 INFO 2052 — [main] o.s.b.web.embedded.netty.NettyWebServer : Netty started on port(s): 8080
2018-04-10 08:43:39.960 INFO 2052 — [main] org.spring.springboot.Application : Started Application in 6.547 seconds (JVM running for 9.851)1234

一看,确实是 Netty 启动的。

打开浏览器,访问 /hello 地址,会看到如图所示的返回结果:

![](http://springforall.ufile.ucloud.com.cn/static/img/42a9f1eaa1ee54923556727eac221648db73989b0df54ce0a46a08dcf6bca7fe-image.png

最后

开发运行环境:

JDK 1.8+ Spring Boot 2.x 要求 JDK 1.8 环境及以上版本。另外,Spring Boot 2.x 只兼容 Spring Framework 5.0 及以上版本。
Maven 3.2+ 为 Spring Boot 2.x 提供了相关依赖构建工具是 Maven,版本需要 3.2 及以上版本。使用 Gradle 则需要 1.12 及以上版本。Maven 和 Gradle 大家各自挑选下喜欢的就好。
IntelliJ IDEA IntelliJ IDEA (简称 IDEA)是常用的开发工具,也是本书推荐使用的。同样使用 Eclipse IDE 自然也是可以的。

开发使用框架:

Mongodb
Redis
Thymeleaf
WebSocket