前言

随着 Web Servlet 技术栈的不断发展实现了异步处理与非阻塞 IO，但是其异步是不彻底的，因为受制于 Servlet 规范本身，比如其规范是同步的(Filter，Servlet)或阻塞(getParameter，getPart)。

所以新的使用少量线程和较少的硬件资源来处理并发的非阻塞 Web 技术栈应运而生- WebFlux，其是与 Servlet 技术栈并行存在的一种新的技术，其基于 JDK8 函数式编程与 Netty 实现天然的异步、非阻塞处理。

本 Chat 则主要讲解 Spring 框架 5.0 中引入的新的 WebFlux 技术栈，内容如下：

WebFlux 存在的价值与意义是什么

WebFlux 的并发模型是怎样的

WebFlux 的的两种编程模型是怎样的

如何使用 WebFlux 进行编程

WebFlux 内部实现原理是怎么样的

WebFlux 的适用场景是什么

Spring WebFlux 概述

Spring 框架中包含的原始 Web 框架 Spring Web MVC 是专为 Servlet API 和 Servlet 容器构建的。反应式栈的 Web 框架 Spring WebFlux 则是在 Spring 5.0 版中才新添加的，它是完全无阻塞的，并且支持 Reactive Streams 回压，并可以在 Netty 、Undertow 和 Servlet 3.1+容器等服务器上运行,其中 WebFlux 中的 Flux 是源自 Reactor 库中的 Flux 流对象。如下图左侧是 spring-webmvc 模块提供的传统的基于 Servlet 的 Spring MVC 技术栈，右侧是 spring-webflux 模块的反应式编程技术栈(reactive stack)。

Web 技术栈对比

Servlet API 最初是为了通过 Filter->Servlet 链进行单次传递而构建的。 Servlet 3.0 规范中添加的异步请求处理允许应用程序及时退出 Filter-Servlet 链(及时释放容器线程)，但保持响应打开以便异步线程进行后续处理。 Spring MVC 的异步处理支持是围绕该机制构建的。当 controller 返回 DeferredResult 时，将退出 Filter-Servlet 链，并释放 Servlet 容器线程。稍后，当设置 DeferredResult 时，会对请求进行重新分派，使用 DeferredResult 值(就像 controller 返回它一样)以恢复处理。

相比之下，Spring WebFlux 既不是基于 Servlet API 构建的，也不需要这样的异步请求处理功能，因为它在设计上是异步的。其对异步的处理是内置于框架规范中的，并通过请求处理的所有阶段进行内在支持。

从编程模型的角度来看，Spring MVC 和 Spring WebFlux 都支持异步和反应式作为 controller 方法中的返回值。 Spring MVC 甚至支持流媒体，包括反应性回压功能，但是其对响应的写入仍然是阻塞的(并且在单独的线程上执行)， Servlet 3.1 确实为非阻塞 I / O 提供了 API，但是使用它会远离 Servlet API 的其余部分，比如其规范是同步的(Filter，Servlet)或阻塞的(getParameter，getPart)。WebFlux 则不同，其依赖于非阻塞 I / O，并且每次写入都不需要额外的线程进行支持。

Reactive 编程 & Reactor 库

术语 Reactive(反应式编程),其是指围绕变化做出反应的编程模型 - 比如对 I / O 事件做出反应的网络组件，对鼠标事件做出反应的 UI 控制器等。从这个意义上说，非阻塞是被动的，因为我们现在处于一种模式，即在操作完成或数据可用时对结果作出反应。

Reactive Streams 是一个规范(在 Java 9 中也采用)，用于定义具有回压的异步组件之间的交互。例如，数据存储库(充当发布者)可以产生数据(从数据库迭代出数据)，然后 HTTP 服务器(充当订阅服务器)可以把迭代出的数据写入请求响应中，那么从数据库里面迭代数据的快慢就取决于 HTTP 服务器向响应对象里面写入的快慢。 Reactive Streams 的主要目的是让订阅者控制发布者生成数据的速度。

另外 Reactive Streams 的目的是建立回压的一种机制和一个边界限制，如果发布者不能够降低自己生产数据的速度，那么它要决定是否要缓存或者丢失或者报错失败。

Reactive Streams 在互操作性方面发挥着重要作用。它对库和基础架构组件很有用，但作为应用程序 API 不太有用，因为它太低级了。应用程序需要更高级别和更丰富的功能 API 来组成异步逻辑 - 类似于 Java 8 Stream API，但其不仅适用于集合。这是 Reactive 库所扮演的角色，Java 中已有的 Reactive 库有 Reactor 和 RxJava,Spring 团队认为 Reactor 是 Spring WebFlux 的首选 reactive 库。Reactor 提供 Mono 和 Flux API 流类型，其提供了与 ReactiveX 词汇表对齐的丰富运算符，处理 0..1(Mono)和 0..N(Flux)的数据序列。 Reactor 是一个 Reactive Streams 库，因此它的所有运营商都支持非阻塞反压功能，它是与 Spring 密切合作开发的。

WebFlux 要求 Reactor 作为核心依赖，但它可以通过 Reactive Streams 与其他反应式库互(比如 RxJava)交互操作。作为一般规则，WebFlux API 接受普通 Publisher 作为输入，在内部使其适配 Reactor 类型，使用它并返回 Flux 或 Mono 作为输出。因此，您可以将任何 Publisher 作为输入传递，并且可以对输出应用操作符，但是您需要调整输出以与其他类型的反应库(例如 RxJava)一起使用。只要可行(例如带注解的 controller)，WebFlux 就会透明地适配 RxJava 或其他反应库的使用。

WebFlux 服务器

Spring WebFlux 可以在 Tomcat、Jetty、Servlet 3.1+容器以及非 Servlet 运行时(如 Netty 和 Undertow)上运行。所有服务器都适用于低级别的通用 API，因此可以跨服务器支持更高级别的编程模型。