Spring webflux–响应式、非阻塞、事件驱型web框架

一、基本概念—阻塞(Blocking I/O)/非阻塞(Non-blocking I/O),同步(Synchronous I/O)/异步(Asynchronous I/O):

在进行网络编程时,我们常常见到同步(Synchronous I/O)/异步(Asynchronous I/O),阻塞(Blocking I/O)/非阻塞(Non-blocking I/O)四种调用方式,下面将这几个基本概念解释一下:

1. 同步/异步:【主要针对C端】

所谓同步,就是在C端发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。也就是必须一件一件事做,等前一件做完了才能做下一件事。

例如普通B/S模式(同步):提交请求—>等待服务器处理—>处理完毕返回。 整个期间客户端浏览器不能干任何事。

而异步的概念和同步相对,当C端一个异步过程调用发起后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。

例如:ajax请求(异步):请求通过事件触发—>服务器处理(这是浏览器仍然可以作其他事情)—>处理完毕。

2. 阻塞/非阻塞:【主要针对S端】

阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起(线程进入非可执行状态,在这个状态下,cpu不会给线程分配时间片,即线程暂停运行)。函数只有在得到结果之后才会返回。

有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来,实际上他是不同的。对于同步调用来说,很多时候当前线程还是激活的,只是从逻辑上当前函数没有返回而已。 例如,我们在socket中调用recv函数,如果缓冲区中没有数据,这个函数就会一直等待,直到有数据才返回。而此时,当前线程还会继续处理各种各样的消息。

快递的例子:比如到你某个时候到A楼一层(假如是内核缓冲区)取快递,但是你不知道快递什么时候过来,你又不能干别的事,只能死等着。但你可以睡觉(进程处于休眠状态),因为你知道快递把货送来时一定会给你打个电话(假定一定能叫醒你)。

非阻塞和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

还是等快递的例子:如果用忙轮询的方法,每隔5分钟到A楼一层(内核缓冲区)去看快递来了没有。如果没来,立即返回。而快递来了,就放在A楼一层,等你去取。

二、响应式宣言

不知道是不是为了向敏捷宣言致敬,响应式宣言中也包含了4组关键词:

  • Responsive: 可响应的。要求系统尽可能做到在任何时候都能及时响应。
  • Resilient: 可恢复的。要求系统即使出错了,也能保持可响应性。
  • Elastic: 可伸缩的。要求系统在各种负载下都能保持可响应性。
  • Message Driven: 消息驱动的。要求系统通过异步消息连接各个组件。

可以看到,对于任何一个响应式系统,首先要保证的就是可响应性,否则就称不上是响应式系统。从这个意义上来说,动不动就蓝屏的Windows系统显然不是一个响应式系统。

左侧是传统的基于Servlet的Spring Web MVC框架,右侧是5.0版本新引入的基于Reactive Streams的Spring WebFlux框架,从上到下依次是Router Functions,WebFlux,Reactive Streams三个新组件。

  • 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。
  • WebFlux: 核心组件,协调上下游各个组件提供响应式编程支持。
  • 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。

在Web容器的选择上,Spring WebFlux既支持像Tomcat,Jetty这样的的传统容器(前提是支持Servlet 3.1 Non-Blocking IO API),又支持像Netty,Undertow那样的异步容器。不管是何种容器,Spring WebFlux都会将其输入输出流适配成Flux<DataBuffer>格式,以便进行统一处理。

值得一提的是,除了新的Router Functions接口,Spring WebFlux同时支持使用老的Spring MVC注解声明Reactive Controller。和传统的MVC Controller不同,Reactive Controller操作的是非阻塞的ServerHttpRequest和ServerHttpResponse,而不再是Spring MVC里的HttpServletRequest和HttpServletResponse。

 

三、Spring 5 – Spring webflux

它是一个新的非堵塞函数式 Reactive Web 框架,可以用来建立异步的,非阻塞,事件驱动的服务,并且扩展性非常好。把阻塞(不可避免的)风格的代码迁移到函数式的非阻塞 Reactive 风格代码。

  • 新的spring-webflux模块,一个基于reactive的spring-webmvc,完全的异步非阻塞,旨在使用enent-loop执行模型和传统的线程池模型。
  • Reactive说明在spring-core比如编码和解码
  • spring-core相关的基础设施,比如Encode 和Decoder可以用来编码和解码数据流;DataBuffer 可以使用java ByteBuffer或者Netty ByteBuf;ReactiveAdapterRegistry可以对相关的库提供传输层支持。
  • 在spring-web包里包含HttpMessageReade和HttpMessageWrite