Spring Boot 2.0 WebFlux 上手系列課程：快速入門（一）

02：WebFlux 快速入門實踐

Spring Boot 2.0

spring.io 官網(wǎng)有句醒目的話是：

BUILD ANYTHING WITH SPRING BOOT

Spring Boot （Boot 顧名思義，是引導(dǎo)的意思）框架是用于簡化 Spring 應(yīng)用從搭建到開發(fā)的過程。應(yīng)用開箱即用，只要通過一個指令，包括命令行 java -jar 、SpringApplication 應(yīng)用啟動類 、 Spring Boot Maven 插件等，就可以啟動應(yīng)用了。另外，Spring Boot 強(qiáng)調(diào)只需要很少的配置文件，所以在開發(fā)生產(chǎn)級 Spring 應(yīng)用中，讓開發(fā)變得更加高效和簡易。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 中面向流的庫標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：

  • 處理可能無限數(shù)量的元素
  • 按順序處理
  • 組件之間異步傳遞
  • 強(qiáng)制性非阻塞背壓（Backpressure）

Backpressure(背壓)

背壓是一種常用策略，使得發(fā)布者擁有無限制的緩沖區(qū)存儲元素，用于確保發(fā)布者發(fā)布元素太快時，不會去壓制訂閱者。

Reactive Streams（響應(yīng)式流）

一般由以下組成：

  • 發(fā)布者：發(fā)布元素到訂閱者
  • 訂閱者：消費(fèi)元素
  • 訂閱：在發(fā)布者中，訂閱被創(chuàng)建時，將與訂閱者共享
  • 處理器：發(fā)布者與訂閱者之間處理數(shù)據(jù)

響應(yīng)式編程
有了 Reactive Streams 這種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利用規(guī)范可以進(jìn)行響應(yīng)式編程。那再了解下什么是 Reactive programming 響應(yīng)式編程。響應(yīng)式編程是基于異步和事件驅(qū)動的非阻塞程序，只是垂直通過在 JVM 內(nèi)啟動少量線程擴(kuò)展，而不是水平通過集群擴(kuò)展。這就是一個編程范例，具體項目中如何體現(xiàn)呢？

響應(yīng)式項目編程實戰(zhàn)中，通過基于 Reactive Streams 規(guī)范實現(xiàn)的框架 Reactor 去實戰(zhàn)。Reactor 一般提供兩種響應(yīng)式 API ：

  • Mono：實現(xiàn)發(fā)布者，并返回 0 或 1 個元素
  • Flux：實現(xiàn)發(fā)布者，并返回 N 個元素

Spring Webflux

Spring Boot Webflux 就是基于 Reactor 實現(xiàn)的。Spring Boot 2.0 包括一個新的 spring-webflux 模塊。該模塊包含對響應(yīng)式 HTTP 和 WebSocket 客戶端的支持，以及對 REST，HTML 和 WebSocket 交互等程序的支持。一般來說，Spring MVC 用于同步處理，Spring Webflux 用于異步處理。

Spring Boot Webflux 有兩種編程模型實現(xiàn)，一種類似 Spring MVC 注解方式，另一種是使用其功能性端點方式。注解的會在第二篇文章講到，下面快速入門用 Spring Webflux 功能性方式實現(xiàn)。

Spring Boot 2.0 WebFlux 特性

常用的 Spring Boot 2.0 WebFlux 生產(chǎn)的特性如下：

  • 響應(yīng)式 API
  • 編程模型
  • 適用性
  • 內(nèi)嵌容器
  • Starter 組件

還有對日志、Web、消息、測試及擴(kuò)展等支持。

響應(yīng)式 API

Reactor 框架是 Spring Boot Webflux 響應(yīng)庫依賴，通過 Reactive Streams 并與其他響應(yīng)庫交互。提供了 兩種響應(yīng)式 API : Mono 和 Flux。一般是將 Publisher 作為輸入，在框架內(nèi)部轉(zhuǎn)換成 Reactor 類型并處理邏輯，然后返回 Flux 或 Mono 作為輸出。

適用性

[圖片上傳失敗...(image-3cb7cf-1523693503530)]

一圖就很明確了，WebFlux 和 MVC 有交集，方便大家遷移。但是注意：

  • MVC 能滿足場景的，就不需要更改為 WebFlux。
  • 要注意容器的支持，可以看看下面內(nèi)嵌容器的支持。
  • 微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，WebFlux 和 MVC 可以混合使用。尤其開發(fā) IO 密集型服務(wù)的時候，選擇 WebFlux 去實現(xiàn)。

編程模型

Spring 5 web 模塊包含了 Spring WebFlux 的 HTTP 抽象。類似 Servlet API , WebFlux 提供了 WebHandler API 去定義非阻塞 API 抽象接口。可以選擇以下兩種編程模型實現(xiàn)：

  • 注解控制層。和 MVC 保持一致，WebFlux 也支持響應(yīng)性 @RequestBody 注解。
  • 功能性端點?；?lambda 輕量級編程模型，用來路由和處理請求的小工具。和上面最大的區(qū)別就是，這種模型，全程控制了請求 - 響應(yīng)的生命流程

內(nèi)嵌容器

跟 Spring Boot 大框架一樣啟動應(yīng)用，但 WebFlux 默認(rèn)是通過 Netty 啟動，并且自動設(shè)置了默認(rèn)端口為 8080。另外還提供了對 Jetty、Undertow 等容器的支持。開發(fā)者自行在添加對應(yīng)的容器 Starter 組件依賴，即可配置并使用對應(yīng)內(nèi)嵌容器實例。

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

Starter 組件

跟 Spring Boot 大框架一樣，Spring Boot Webflux 提供了很多 “開箱即用” 的 Starter 組件。Starter 組件是可被加載在應(yīng)用中的 Maven 依賴項。只需要在 Maven 配置中添加對應(yīng)的依賴配置，即可使用對應(yīng)的 Starter 組件。例如，添加 spring-boot-starter-webflux 依賴，就可用于構(gòu)建響應(yīng)式 API 服務(wù)，其包含了 Web Flux 和 Tomcat 內(nèi)嵌容器等。

開發(fā)中，很多功能是通過添加 Starter 組件的方式來進(jìn)行實現(xiàn)。那么，Spring Boot 2.x 常用的 Starter 組件有哪些呢？

Spring Boot 2.0 WebFlux 組件

Spring Boot WebFlux 官方提供了很多 Starter 組件，每個模塊會有多種技術(shù)實現(xiàn)選型支持，來實現(xiàn)各種復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求：

  • Web：Spring WebFlux
  • 模板引擎：Thymeleaf
  • 存儲：Redis、MongoDB、Cassandra。不支持 MySQL
  • 內(nèi)嵌容器：Tomcat、Jetty、Undertow

快速入門

Spring Initializr 快速構(gòu)建項目骨架

Spring Boot Maven 工程，就是普通的 Maven 工程，加入了對應(yīng)的 Spring Boot 依賴即可。Spring Initializr 則是像代碼生成器一樣，自動就給你出來了一個 Spring Boot Maven 工程。Spring Initializr 有兩種方式可以得到 Spring Boot Maven 骨架工程：

start.spring.io 在線生成

Spring 官方提供了名為 Spring Initializr 的網(wǎng)站，去引導(dǎo)你快速生成 Spring Boot 應(yīng)用。網(wǎng)站地址為：https://start.spring.io，操作步驟如下：

第一步，選擇 Maven 或者 Gradle 構(gòu)建工具，開發(fā)語言 Java 、Kotlin 或者 Groovy，最后確定 Spring Boot 版本號。這里默認(rèn)選擇 Maven 構(gòu)建工具、Java 開發(fā)語言和 Spring Boot 2.0.1。

第二步，輸入 Maven 工程信息，即項目組 groupId 和名字 artifactId。這里對應(yīng) Maven 信息為：

  • groupId：springboot
  • artifactId：sspringboot-webflux-1-quickstart
    這里默認(rèn)版本號 version 為 0.0.1-SNAPSHOT 。三個屬性在 Maven 依賴倉庫是唯一標(biāo)識的。

第三步，選擇工程需要的 Starter 組件和其他依賴。最后點擊生成按鈕，即可獲得骨架工程壓縮包。這里快速入門，只要選擇 Reactive Web 即可。如圖 1-8 所示。

[圖片上傳失敗...(image-786839-1523693503530)]

配置 POM 依賴

檢查工程 POM 文件中，是否配置了 spring-boot-starter-webflux 依賴。如果是上面自動生成的，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 依賴，是我們核心需要學(xué)習(xí) webflux 的包，里面默認(rèn)包含了 spring-boot-starter-reactor-netty 、spring 5 webflux 包。也就是說默認(rèn)是通過 netty 啟動的。

reactor-test、spring-boot-starter-test 兩個依賴搭配是用于單元測試。

spring-boot-maven-plugin 是 Spring Boot Maven 插件，可以運(yùn)行、編譯等調(diào)用。

編寫處理器類 Handler

新建包 org.spring.springboot.handler ，作為編寫功能處理類。新建城市（City）例子的處理類 CityHandler，代碼如下：

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 是對響應(yīng)的封裝，可以設(shè)置響應(yīng)狀態(tài)，響應(yīng)頭，響應(yīng)正文。比如 ok 代表的是 200 響應(yīng)碼、MediaType 枚舉是代表這文本內(nèi)容類型、返回的是 String 的對象。

這里用 Mono 作為返回對象，是因為返回包含了一個 ServerResponse 對象，而不是多個元素。

編寫路由器類 Router

新建 org.spring.springboot.router 包，作為編寫路由器類。新建城市（City）例子的路由類 CityRouter，代碼如下：

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 對請求路由處理類，即將請求路由到處理器。這里將一個 GET 請求 /hello 路由到處理器 cityHandler 的 helloCity 方法上。跟 Spring MVC 模式下的 HandleMapping 的作用類似。

RouterFunctions.route(RequestPredicate, HandlerFunction) 方法，對應(yīng)的入?yún)⑹钦埱髤?shù)和處理函數(shù)，如果請求匹配，就調(diào)用對應(yīng)的處理器函數(shù)。

到這里一個簡單的服務(wù)就寫好了，下面怎么運(yùn)行該服務(wù)。

啟動運(yùn)行項目

一個簡單的 Spring Boot Webflux 工程就開發(fā)完畢了，下面運(yùn)行工程驗證下。使用 IDEA 右側(cè)工具欄，點擊 Maven Project Tab ，點擊使用下 Maven 插件的 install 命令。或者使用命令行的形式，在工程根目錄下，執(zhí)行 Maven 清理和安裝工程的指令：

cd springboot-webflux-1-quickstart
mvn clean install

在控制臺中看到成功的輸出：

... 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] ------------------------------------------------------------------------

運(yùn)行工程

在 IDEA 中執(zhí)行 Application 類啟動，任意正常模式或者 Debug 模式?？梢栽诳刂婆_看到成功運(yùn)行的輸出：

... 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)

一看，確實是 Netty 啟動的。

打開瀏覽器，訪問 /hello 地址，會看到如圖所示的返回結(jié)果：

[圖片上傳失敗...(image-80ce85-1523693503530)]

最后

開發(fā)運(yùn)行環(huán)境：

  • JDK 1.8+ Spring Boot 2.x 要求 JDK 1.8 環(huán)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+ 為 Spring Boot 2.x 提供了相關(guān)依賴構(gòu)建工具是 Maven，版本需要 3.2 及以上版本。使用 Gradle 則需要 1.12 及以上版本。Maven 和 Gradle 大家各自挑選下喜歡的就好。

  • IntelliJ IDEA IntelliJ IDEA （簡稱 IDEA）是常用的開發(fā)工具，也是本書推薦使用的。同樣使用 Eclipse IDE 自然也是可以的。

開發(fā)使用框架：

  • Mongodb
  • Redis
  • Thymeleaf
  • WebSocket

課程目錄

  • 《01：課程概要》
  • 《02：WebFlux 快速入門實踐》
  • 《03：WebFlux Web CRUD 實踐》
  • 《04：WebFlux 整合 Mongodb》
  • 《05：WebFlux 整合 Thymeleaf》
  • 《06：WebFlux 中 Thymeleaf 和 Mongodb 實踐》
  • 《07：WebFlux 整合 Redis》
  • 《08：WebFlux 中 Redis 實現(xiàn)緩存》
  • 《09：WebFlux 中 WebSocket 實現(xiàn)通信》
  • 《10：WebFlux 集成測試及部署》
  • 《11：WebFlux 實戰(zhàn)圖書管理系統(tǒng)》

系列課程：傳送門
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