Kotlin 使用 Spring WebFlux 实现响应式编程
Kotlin 使用 Spring WebFlux 实现响应式编程
IBM的研究称，整个人类文明所获得的全部数据中，有90%是过去两年内产生的。在此背景下，包括NoSQL，Hadoop, Spark, Storm, Kylin在内的大批新技术应运而生。其中以RxJava和Reactor为代表的响应式（Reactive）编程技术针对的就是经典的大数据
4V定义: Volume，Variety，Velocity，Value）
中的Velocity，即高并发问题，而在即将发布的Spring 5中，也引入了响应式编程的支持。在接下来的博客文章中，我会围绕响应式编程相关的主题与你分享我的学习心得。作为第一篇，首先从Spring 5 和 Spring WebFlux 谈起。
响应式宣言
响应式宣言和敏捷宣言一样，说起响应式编程，必先提到响应式宣言。
We want systems that are Responsive, Resilient, Elastic and Message Driven. We call these Reactive Systems. - The Reactive Manifesto
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。
Spring 5 响应式Web框架架构图
（https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.0.0.BUILD-SNAPSHOT/spring-framework-reference/html/web-reactive.html）
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。
下面是示例工程详解。
示例工程详解
工程目录结构
~/ak47/webflux$ tree
.
├── build.gradle
├── gradle
│ └── wrapper
│ ├── gradle-wrapper.jar
│ └── gradle-wrapper.properties
├── gradlew
├── gradlew.bat
├── src
│ ├── main
│ │ ├── java
│ │ ├── kotlin
│ │ │ └── com
│ │ │ └── easy
│ │ │ └── kotlin
│ │ │ └── webflux
│ │ │ └── WebfluxApplication.kt
│ │ └── resources
│ │ └── application.properties
│ └── test
│ ├── java
│ ├── kotlin
│ │ └── com
│ │ └── easy
│ │ └── kotlin
│ │ └── webflux
│ │ └── WebfluxApplicationTests.kt
│ └── resources
└── webflux.iml19 directories, 11 files项目依赖配置
buildscript {ext {kotlinVersion = '1.1.51'springBootVersion = '2.0.0.BUILD-SNAPSHOT'}repositories {mavenCentral()maven { url "https://repo.spring.io/snapshot" }maven { url "https://repo.spring.io/milestone" }}dependencies {classpath("org.springframework.boot:spring-boot-gradle-plugin:${springBootVersion}")classpath("org.jetbrains.kotlin:kotlin-gradle-plugin:${kotlinVersion}")classpath("org.jetbrains.kotlin:kotlin-allopen:${kotlinVersion}")}
}apply plugin: 'kotlin'
apply plugin: 'kotlin-spring'
apply plugin: 'eclipse'
apply plugin: 'org.springframework.boot'
apply plugin: 'io.spring.dependency-management'group = 'com.easy.kotlin'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'
sourceCompatibility = 1.8
compileKotlin {kotlinOptions.jvmTarget = "1.8"
}
compileTestKotlin {kotlinOptions.jvmTarget = "1.8"
}repositories {mavenCentral()maven { url "https://repo.spring.io/snapshot" }maven { url "https://repo.spring.io/milestone" }
}dependencies {compile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-webflux')compile("org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib-jre8")compile("org.jetbrains.kotlin:kotlin-reflect")testCompile('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test')testCompile('io.projectreactor:reactor-test')
}这是 Spring Initializr 帮我们自动生成的样板工程。下面我们分别来加入 Model 、dao 、 service 、 handler 等模块的内容。
源码目录结构设计如下
├── src
│ ├── main
│ │ ├── java
│ │ ├── kotlin
│ │ │ └── com
│ │ │ └── easy
│ │ │ └── kotlin
│ │ │ └── webflux
│ │ │ ├── WebfluxApplication.kt
│ │ │ ├── dao
│ │ │ │ └── PersonRepository.kt
│ │ │ ├── handler
│ │ │ │ └── PersonHandler.kt
│ │ │ ├── model
│ │ │ │ └── Person.kt
│ │ │ ├── router
│ │ │ │ └── RouterConfig.kt
│ │ │ ├── server
│ │ │ │ └── HttpServerConfig.kt
│ │ │ └── service
│ │ │ └── PersonService.kt
│ │ └── resources
│ │ └── application.propertiesPerson
package com.easy.kotlin.webflux.modelimport com.fasterxml.jackson.annotation.JsonPropertyclass Person(@JsonProperty("name") val name: String, @JsonProperty("age") val age: Int) {override fun toString(): String {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}'}
}
PersonRepository
package com.easy.kotlin.webflux.daoimport com.easy.kotlin.webflux.model.Person
import reactor.core.publisher.Flux
import reactor.core.publisher.Monointerface PersonRepository {fun getPerson(id: Int): Mono<Person>fun allPeople(): Flux<Person>fun savePerson(person: Mono<Person>): Mono<Void>
}/** Mono 和 Flux 是由 Project Reactor 提供的 Reactive 类型。* Springs 同时支持其他 Reactive 流实现，如 RXJava。* Mono 和 Flux 是由 Reactive 流的 Publisher 中实现的。* Mono 是一个用来发送 0 或者单值数据的发布器，* Flux 可以用来发送 0 到 N 个值。** 这非常类似 Flowable 和 RxJava 中的 Observable 。它们表示在订阅这些发布服务时发送数值流。 */
PersonService
package com.easy.kotlin.webflux.serviceimport com.easy.kotlin.webflux.model.Person
import com.easy.kotlin.webflux.dao.PersonRepository
import org.springframework.stereotype.Service
import reactor.core.publisher.Flux
import reactor.core.publisher.Mono@Service
class PersonService : PersonRepository {var persons: MutableMap<Int, Person> = hashMapOf()constructor() {this.persons[1] = Person("Jack", 20)this.persons[2] = Person("Rose", 16)}override fun getPerson(id: Int): Mono<Person> {return Mono.justOrEmpty(this.persons[id])}override fun allPeople(): Flux<Person> {return Flux.fromIterable(this.persons.values)}override fun savePerson(person: Mono<Person>): Mono<Void> {return person.doOnNext {val id = this.persons.size + 1persons.put(id, it)println("Saved ${person} with ${id}")}.thenEmpty(Mono.empty())}
}
PersonHandler
package com.easy.kotlin.webflux.handlerimport com.easy.kotlin.webflux.dao.PersonRepository
import com.easy.kotlin.webflux.model.Person
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import reactor.core.publisher.Monoimport org.springframework.web.reactive.function.server.ServerRequest
import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerResponseimport org.springframework.http.MediaType.APPLICATION_JSON
import org.springframework.stereotype.Service
import org.springframework.web.reactive.function.BodyInserters.fromObject@Service
class PersonHandler {@Autowired lateinit var repository: PersonRepositoryfun getPerson(request: ServerRequest): Mono<ServerResponse> {val personId = Integer.valueOf(request.pathVariable("id"))!!val notFound = ServerResponse.notFound().build()val personMono = this.repository.getPerson(personId)return personMono.flatMap { person -> ServerResponse.ok().contentType(APPLICATION_JSON).body(fromObject(person)) }.switchIfEmpty(notFound)}fun createPerson(request: ServerRequest): Mono<ServerResponse> {val person = request.bodyToMono(Person::class.java)return ServerResponse.ok().build(this.repository.savePerson(person))}fun listPeople(request: ServerRequest): Mono<ServerResponse> {val people = this.repository.allPeople()return ServerResponse.ok().contentType(APPLICATION_JSON).body(people, Person::class.java)}}
RouterConfig
package com.easy.kotlin.webflux.routerimport com.easy.kotlin.webflux.handler.PersonHandler
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import org.springframework.context.annotation.Bean
import org.springframework.context.annotation.Configuration
import org.springframework.http.MediaType.APPLICATION_JSON
import org.springframework.web.reactive.function.server.HandlerFunction
import org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.GET
import org.springframework.web.reactive.function.server.RequestPredicates.accept
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunctions.route@Configuration
class RouterConfig {@Autowired lateinit var personHandler: PersonHandler@Beanfun routerFunction(): RouterFunction<*> {return route(GET("/api/person").and(accept(APPLICATION_JSON)),HandlerFunction { personHandler.listPeople(it) }).and(route(GET("/api/person/{id}").and(accept(APPLICATION_JSON)),HandlerFunction { personHandler.getPerson(it) }))}}
HttpServerConfig
package com.easy.kotlin.webflux.serverimport org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import org.springframework.context.annotation.Bean
import org.springframework.context.annotation.Configuration
import org.springframework.core.env.Environment
import org.springframework.http.server.reactive.ReactorHttpHandlerAdapter
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunction
import org.springframework.web.reactive.function.server.RouterFunctions
import reactor.ipc.netty.http.server.HttpServer@Configuration
class HttpServerConfig {@Autowiredlateinit var environment: Environment@Beanfun httpServer(routerFunction: RouterFunction<*>): HttpServer {val httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(routerFunction)val adapter = ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler)val server = HttpServer.create("localhost", environment.getProperty("server.port").toInt())server.newHandler(adapter)return server}}
项目启动入口类 WebfluxApplication
package com.easy.kotlin.webfluximport org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication
import org.springframework.boot.runApplication@SpringBootApplication
class WebfluxApplicationfun main(args: Array<String>) {runApplication<WebfluxApplication>(*args)
}启动运行
注意到这行：
Mapped ((GET && /api/person) && Accept: [application/json]) -> com.easy.kotlin.webflux.router.RouterConfig$routerFunction$1@46292372
((GET && /api/person/{id}) && Accept: [application/json]) -> com.easy.kotlin.webflux.router.RouterConfig$routerFunction$2@126be319
完整启动日志
. ____ _ __ _ _/\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __ __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \\\/ ___)| |_)| | | | | || (_| | ) ) ) )' |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /=========|_|==============|___/=/_/_/_/:: Spring Boot :: (v2.0.0.BUILD-SNAPSHOT)2017-11-04 00:39:46.046 INFO 2884 --- [ main] c.e.kotlin.webflux.WebfluxApplicationKt : Starting WebfluxApplicationKt on jacks-MacBook-Air.local with PID 2884 (/Users/jack/ak47/webflux/out/production/classes started by jack in /Users/jack/ak47/webflux)
2017-11-04 00:39:46.077 INFO 2884 --- [ main] c.e.kotlin.webflux.WebfluxApplicationKt : No active profile set, falling back to default profiles: default
2017-11-04 00:39:46.247 INFO 2884 --- [ main] .r.c.ReactiveWebServerApplicationContext : Refreshing org.springframework.boot.web.reactive.context.ReactiveWebServerApplicationContext@4b0b0854: startup date [Sat Nov 04 00:39:46 CST 2017]; root of context hierarchy
2017-11-04 00:39:48.995 INFO 2884 --- [ main] o.s.w.r.f.s.s.RouterFunctionMapping : Mapped ((GET && /api/person) && Accept: [application/json]) -> com.easy.kotlin.webflux.router.RouterConfig$routerFunction$1@46292372
((GET && /api/person/{id}) && Accept: [application/json]) -> com.easy.kotlin.webflux.router.RouterConfig$routerFunction$2@126be319
2017-11-04 00:39:49.017 INFO 2884 --- [ main] o.s.w.r.handler.SimpleUrlHandlerMapping : Mapped URL path [/webjars/**] onto handler of type [class org.springframework.web.reactive.resource.ResourceWebHandler]
2017-11-04 00:39:49.017 INFO 2884 --- [ main] o.s.w.r.handler.SimpleUrlHandlerMapping : Mapped URL path [/**] onto handler of type [class org.springframework.web.reactive.resource.ResourceWebHandler]
2017-11-04 00:39:49.215 INFO 2884 --- [ main] o.s.w.r.r.m.a.ControllerMethodResolver : Looking for @ControllerAdvice: org.springframework.boot.web.reactive.context.ReactiveWebServerApplicationContext@4b0b0854: startup date [Sat Nov 04 00:39:46 CST 2017]; root of context hierarchy
2017-11-04 00:39:50.309 INFO 2884 --- [ main] o.s.j.e.a.AnnotationMBeanExporter : Registering beans for JMX exposure on startup
2017-11-04 00:39:50.459 INFO 2884 --- [ctor-http-nio-1] r.ipc.netty.tcp.BlockingNettyContext : Started HttpServer on /0:0:0:0:0:0:0:0:9000
2017-11-04 00:39:50.459 INFO 2884 --- [ main] o.s.b.web.embedded.netty.NettyWebServer : Netty started on port(s): 9000
2017-11-04 00:39:50.466 INFO 2884 --- [ main] c.e.kotlin.webflux.WebfluxApplicationKt : Started WebfluxApplicationKt in 5.047 seconds (JVM running for 6.276)测试输出
$ curl http://127.0.0.1:9000/api/person
[{"name":"Jack","age":20},{"name":"Rose","age":16}]$ curl http://127.0.0.1:9000/api/person/1
{"name":"Jack","age":20}$ curl http://127.0.0.1:9000/api/person/2
{"name":"Rose","age":16}小结
Spring Web 是一个命令式的编程框架，可以很方便的进行开发和调试。你需要根据实际情况去决定采用 Spring 5 Reactive 或者是 Spring Web 命令式框架。在很多情况下，命令式的编程风格就可以满足，但当你的应用需要高可伸缩性，那么 Reactive 非堵塞方式是最适合的。
本章工程源代码：https://github.com/EasyKotlin/kotlin-with-webflux
参考资料
参考书籍：
《 Kotlin + Spring Boot ： K2EE 服务端开发实战 》
《 Kotlin 极简教程》
参考文章：
Spring Framework 5.0 M5 Update ： https://spring.io/blog/2017/02/23/spring-framework-5-0-m5-update
https://github.com/poutsma/web-function-sample
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