什么是响应式编程，Java 如何实现

我们这里用通过唯一 id 获取知乎的某个回答作为例子，首先我们先明确下，一次HTTP请求到服务器上处理完之后，将响应写回这次请求的连接，就是完成这次请求了，如下：

public void request(Connection connection, HttpRequest request) {

//处理request,省略代码

connection.write(response);//完成响应

}

假设获取回答需要调用两个接口，获取评论数量还有获取回答信息，传统的代码可能会这么去写：

//获取评论数量

public void getCommentCount(Connection connection, HttpRequest request) {

Integer commentCount = null;

try {

//从缓存获取评论数量，阻塞IO

commentCount = getCommnetCountFromCache(id);

} catch(Exception e) {

try {

//缓存获取失败就从数据库中获取，阻塞IO

commentCount = getVoteCountFromDB(id);

} catch(Exception ex) {

}

}

connection.write(commentCount);

}

//获取回答

public void getAnswer(Connection connection, HttpRequest request) {

//获取点赞数量

Integer voteCount = null;

try {

//从缓存获取点赞数量，阻塞IO

voteCount = getVoteCountFromCache(id);

} catch(Exception e) {

try {

//缓存获取失败就从数据库中获取，阻塞IO

voteCount = getVoteCountFromDB(id);

} catch(Exception ex) {

}

}

//从数据库获取回答信息，阻塞IO

Answer answer = getAnswerFromDB(id);

//拼装Response

ResultVO response = new ResultVO();

if (voteCount != null) {

response.setVoteCount(voteCount);

}

if (answer != null) {

response.setAnswer(answer);

}

connection.write(response);//完成响应

}

在这种实现下，你的进程只需要一个线程池，承载了所有请求。这种实现下，有两个弊端：

线程池 IO 阻塞，导致某个存储变慢或者缓存击穿的话，所有服务都堵住了。假设现在评论缓存突然挂了，全都访问数据库，导致请求变慢。由于线程需要等待 IO 响应，导致唯一一个线程池被堆满，无法处理获取回答的请求。

对于获取回答信息，获取点赞数量其实和获取回答信息是可以并发进行的。不用非得先获取点赞数量之后再获取回答信息。

现在，NIO 非阻塞 IO 很普及了，有了非阻塞 IO，我们可以通过响应式编程，来让我们的线程不会阻塞，而是一直在处理请求。这是如何实现的呢

传统的 BIO，是线程将数据写入 Connection 之后，当前线程进入 Block 状态，直到响应返回，之后接着做响应返回后的动作。NIO 则是线程将数据写入 Connection 之后，将响应返回后需要做的事情以及参数缓存到一个地方之后，直接返回。在有响应返回后，NIO 的 Selector 的 Read 事件会是 Ready 状态，扫描 Selector 事件的线程，会告诉你的线程池数据好了，然后线程池中的某个线程，拿出刚刚缓存的要做的事情还有参数，继续处理。

那么，怎样实现缓存响应返回后需要做的事情以及参数的呢Java 本身提供了两种接口，一个是基于回调的 Callback 接口(Java 8 引入的各种Functional Interface)，一种是 Future 框架。

基于 Callback 的实现：

//获取回答

public void getAnswer(Connection connection, HttpRequest request) {

ResultVO resultVO = new ResultVO();

getVoteCountFromCache(id, (count, throwable) - {

//异常不为null则为获取失败

if (throwable != null) {

//读取缓存失败就从数据库获取

getVoteCountFromDB(id, (count2, throwable2) - {

if (throwable2 == null) {

resultVO.setVoteCount(voteCount);

}

//从数据库读取回答信息

getAnswerFromDB(id, (answer, throwable3) - {

if (throwable3 == null) {

resultVO.setAnswer(answer);

connection.write(resultVO);

} else {

connection.write(throwable3);

}

});

});

} else {

//获取成功，设置voteCount

resultVO.setVoteCount(voteCount);

//从数据库读取回答信息

getAnswerFromDB(id, (answer, throwable2) - {

if (throwable2 == null) {

resultVO.setAnswer(answer);

//返回响应

connection.write(resultVO);

} else {

//返回错误响应

connection.write(throwable2);

}

});

}

});

}

可以看出，随着调用层级的加深，callback 层级越来越深，越来越难写，而且啰嗦的代码很多。并且，基于 CallBack 想实现获取点赞数量其实和获取回答信息并发是很难写的，这里还是先获取点赞数量之后再获取回答信息。

那么基于 Future 呢我们用 Java 8 之后引入的 CompletableFuture 来试着实现下。

//获取回答

public void getAnswer(Connection connection, HttpRequest request) {

ResultVO resultVO = new ResultVO();

//所有的异步任务都执行完之后要做的事情

CompletableFuture.allOf(

getVoteCountFromCache(id)

//发生异常，从数据库读取

.exceptionallyComposeAsync(throwable - getVoteCountFromDB(id))

//读取完之后，设置VoteCount

.thenAccept(voteCount - {

resultVO.setVoteCount(voteCount);

}),

getAnswerFromDB(id).thenAccept(answer - {

resultVO.setAnswer(answer);

})

).exceptionallyAsync(throwable - {

connection.write(throwable);

}).thenRun(() - {

connection.write(resultVO);

});

}

这种实现就看上去简单多了，并且读取点赞数量还有读取回答内容是同时进行的。

Project Reactor 在 Completableuture 这种实现的基础上，增加了更多的组合方式以及更完善的异常处理机制，以及面对背压时候的处理机制，还有重试机制。

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