深入解析 Spring WebFlux：原理与应用

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WebFlux 是 Spring Framework 5 引入的一种响应式编程框架，和Spring MVC同级，旨在处理高并发和低延迟的非阻塞应用。这是一个支持反应式编程模型的新Web框架体系。顺便一提，Spring Cloud Gateway在实现上是对Spring WebFlux的拓展。

一、WebFlux 的基本原理

响应式编程模型： WebFlux 基于 Reactor 库，采用响应式编程模型。它使用 Mono 和 Flux 作为基本构建块，分别表示 0-1 个元素和 0-N 个元素的异步序列。

非阻塞 IO： WebFlux 使用非阻塞 IO（NIO）来处理请求，这意味着线程不会因为等待 IO 操作而被阻塞，从而提高了资源利用率和应用的吞吐量。

背压机制： WebFlux 支持背压（Backpressure），即在数据生产者和消费者之间建立一种反馈机制，确保生产者不会压垮消费者。

请求处理调用链

二、WebFlux 的核心组件

HandlerFunction 和 RouterFunction

HandlerFunction：处理请求的函数式接口，类似于 Spring MVC 中的 @Controller。

RouterFunction：定义路由的函数式接口，类似于 Spring MVC 中的 @RequestMapping。

WebClient： WebClient 是 WebFlux 提供的一个非阻塞的、响应式的 HTTP 客户端，用于发起 HTTP 请求并处理响应。

看完源码回过头来看文档，发现DispatcherHandler的介绍文档就说明了这些比较重要的组件了。

Spring WebFlux, similarly to Spring MVC, is designed around the front controller pattern, where a central WebHandler, the DispatcherHandler, provides a shared algorithm for request processing, while actual work is performed by configurable, delegate components.

spring webflux 类似于Spring MVC，围绕前端controller模式------------a central WebHandler，即DispatcherHandler(对请求提供一系列通用计算处理方式，并让一些相关职责的可配置组件执行处理) 。

Spring configuration in a WebFlux application typically contains:

1、DispatcherHandler with the bean name, webHandler

2、WebFilter and WebExceptionHandler beans

3、DispatcherHandler special beans

4、Others

DispatcherHandler： 默认核心WebHandler。核心方法:

public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange) {
    if (this.handlerMappings == null) {
        return createNotFoundError();
    }
    return Flux.fromIterable(this.handlerMappings)
            .concatMap(mapping -> mapping.getHandler(exchange))
            .next()
            .switchIfEmpty(createNotFoundError())
            .flatMap(handler -> invokeHandler(exchange, handler))
            .flatMap(result -> handleResult(exchange, result));
}

HandlerMapping 匹配请求与handler的关系，根据请求获得对应处理handler
HandlerAdapter 执行Handler，返回HandlerResult
HandlerResultHandler 处理HandlerResult

举例说下，具体到常用的注解声明的@RequestMapping，首先，会在requestMapping中找到对应的HandlerMethod（可关注下该方法AbstractHandlerMethodMapping.lookupHandlerMethod(ServerWebExchange exchange)）

然后，通过对应的能支持HandlerMethod的HandlerAdapter执行具体方法处理，得到HandlerResult

最后，匹配到能处理该HandlerResult的HandlerResultHandler，结果处理

HttpHandler： 一般用来组合出ServerWebExchange类，默认实现HttpWebHandlerAdapter还做了执行目标webHandler（DispatcherHandler）的操作。

三、WebFlux 的应用场景

高并发应用： WebFlux 非阻塞的特性使其非常适合高并发场景，如实时数据流处理、在线游戏服务器等。

微服务架构： 在微服务架构中，服务之间的通信通常需要高效的 HTTP 客户端，WebClient 提供了一个理想的选择。

数据流处理： WebFlux 可以与 Reactor 结合使用，处理数据流应用，如实时数据分析、事件驱动系统等。

示例代码： 基本路由和处理器

@Configuration
public class RouterConfig {

    @Bean
    public RouterFunction<ServerResponse> route() {
        return RouterFunctions
                .route(RequestPredicates.GET("/hello"), this::helloHandler);
    }

    private Mono<ServerResponse> helloHandler(ServerRequest request) {
        return ServerResponse.ok().body(BodyInserters.fromValue("Hello, WebFlux!"));
    }
}

使用 WebClient 发起请求

WebClient webClient = WebClient.create("http://example.com");

Mono<String> response = webClient.get()
        .uri("/api/data")
        .retrieve()
        .bodyToMono(String.class);

response.subscribe(System.out::println);

性能优化： 使用连接池，配置连接池以复用连接，减少连接建立和释放的开销。调整线程模型，根据应用的负载和特性，调整线程池的大小和策略，以优化资源使用。

常见问题与解决方案： 阻塞操作，确保在响应式链中没有阻塞操作，必要时可以使用 Schedulers.boundedElastic() 切换到弹性线程池。

错误处理： 使用 onErrorResume 或 onErrorReturn 进行错误处理，确保应用的健壮性。

webflux应用启动简单流程整理，列出了reactive applicationContext相关的启动流程，及几个重要的bean的初始化。图中做了一些辅助性解释，可对照上面请求执行流程看下。