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框架概述

问题记录

Reactive、Reactor和webflux

https://blog.csdn.net/lbjfish/article/details/109187435

待归档区

W-springWebflux

W.1-Webflux简介

结论性内容

基于netty，配合r2dbc可以拥有更高吞吐量，低并发情况下springmvc+jdbc表现更好，

WebFlux 是 Spring Framework5.0 中引入的一种新的反应式Web框架。通过Reactor项目实现Reactive Streams规范，完全异步和非阻塞框架。本身不会加快程序执行速度，但在高并发情况下借助异步IO能够以少量而稳定的线程处理更高的吞吐，规避文件IO/网络IO阻塞带来的线程堆积。

W.1.1 WebFlux 的特性

WebFlux 具有以下特性：

  • Reactor异步非阻塞 相对于 Spring MVC 是同步阻塞IO模型，Spring WebFlux是基于Reactor模型的。
  • 响应式函数编程 - 相对于Java8 Stream 同步、阻塞的Pull模式，Spring Flux 采用Reactor Stream 异步、非阻塞Push模式。书写采用 Java lambda 方式,接近自然语言形式且容易理解。
  • 不拘束于Servlet - 可以运行在传统的Servlet 容器（3.1+版本），还能运行在Netty、Undertow等NIO容器中。

W.1.2-WebFlux 的设计目标

  • 适用高并发
  • 高吞吐量
  • 可伸缩性

W.1.3-SpringMVC与SpringWebFlux

image-20230815100203145

Spring WebFlux 是一个异步非阻塞式 IO 模型，通过少量的容器线程就可以支撑大量的并发访问。底层使用的是 Netty 容器，这点也和传统的 SpringMVC 不一样，SpringMVC 是基于 Servlet 的。

它们都可以用注解式编程模型，都可以运行在tomcat，jetty，undertow等servlet容器当中。但是SpringMVC采用命令式编程方式，代码一句一句的执行，这样更有利于理解与调试，而**WebFlux则是基于异步响应式编程**，对于这两种框架官方给出的建议是：

  • 如果原先使用用SpringMVC好好的话，则没必要迁移。因为命令式编程是编写、理解和调试代码的最简单方法。因为老项目的类库与代码都是基于阻塞式的。
  • 如果你的团队打算使用非阻塞式web框架，WebFlux确实是一个可考虑的技术路线，而且它支持类似于SpringMvc的Annotation的方式实现编程模式，也可以在微服务架构中让WebMvc与WebFlux共用Controller，切换使用的成本相当小。

WebFlux在有限的资源下提高系统的伸缩性，在非常熟练的情况下并将其应用于新的系统中，还是值得考虑的，否则还是老老实实的使用WebMVC。

W.1.4SpringWebFlux基准测试

关于Spring MVC 和Spring WebFlux的基准测试，引用来自：《Spring: Blocking vs non-blocking: R2DBC vs JDBC and WebFlux vs Web MVC》。

R2DBC 是 Reactive Relational Database Connectivity （关系型数据库的响应式连接） 的缩写，最近在项目中尝试 Webflux，被迫，使用 R2DBC 进行数据库操作（我还是更喜欢关系型数据库而不是文档型）

①-测试准备
  • Spring Web MVC + JDBC 数据库驱动程序
  • Spring Web MVC + R2DBC 数据库驱动程序
  • Spring WebFlux + JDBC 数据库驱动程序
  • Spring WebFlux + R2DBC 数据库驱动程序

基本依赖

<dependency> 
    <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
    <artifactId>spring-boot-starter-data-r2dbc</artifactId> 
</dependency> 
<!-- r2dbc 连接池 --> 
<dependency> 
    <groupId >io.r2dbc</groupId> 
    <artifactId>r2dbc-pool</artifactId> 
</dependency> 
<!--r2dbc mysql 库--> 
<dependency> 
    <groupId>dev.miku</groupId> 
    <artifactId>r2dbc- mysql</artifactId> 
</dependency> 
<!--自动配置需要引入一个嵌入式数据库类型对象--> 
<dependency> 
    <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
    <artifactId>spring-boot-starter-data-jdbc</artifactId> 
</dependency>
<!-- 反应方程式 web 框架 webflux--> 
<dependency> 
    <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId> 
</dependency>

测试环境基础参数、

核心数：4

数据库连接池参数：100

并发数从50递进500，步长4

测试用机内存：32GB

②响应时间

image-20230815115517570

很明显，在更高的并发性下，Spring Web MVC + JDBC可能不是你的最佳选择。R2DBC显然在更高的并发性下提供了更好的响应时间。Spring WebFlux也比使用Spring Web MVC的类似实现做得更好。

③吞吐量（请求数）

image-20230815115542195

与响应时间类似，带有JDBC的Spring Web MVC在更高的并发性下开始表现得更糟。同样，R2DBC显然做得最好。如果你的后端仍然是JDBC，那么从Spring Web MVC迁移到Spring WebFlux不是一个好主意。在低并发性下，Spring Web MVC + JDBC 做得最好。

④CPU使用率

image-20230815115606220

CPU 测量为整个运行期间的 CPU 时间，即进程用户和内核时间的总和。

带有JDBC的Web MVC在高并发下使用了大多数CPU。带有JDBC的WebFlux使用最少，但吞吐量也最低。当您查看每个处理的请求使用的 CPU 时，您可以获得效率度量：

image-20230815115628355

带有JDBC的Web MVC在高并发时会变得更糟，然而，在低并发的情况下，Web MVC + JDBC可以最有效地利用可用的CPU。

⑤内存使用情况

内存在运行结束时作为进程专用内存进行测量。内存使用情况取决于垃圾回收。G1GC 在 JDK 11.0.6 上使用。Xms 是 0.5 Gb（默认为可用内存的1/64）。Xmx 是 8 Gb（默认为¼）。

Xms，Xmx参数怎么配置？1/64是¼是虚拟机默认的吗？可以按照比例进行设置吗？？

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与Web MVC相比，WebFlux的内存使用更稳定，Web MVC在更高的并发性下具有更高的内存使用率。使用 WebFlux 时，同时使用 R2DBC 可在高并发下提供最少的内存使用量。在低并发性下，Web MVC + JDBC 效果最好，但在高并发性下，WebFlux + R2DBC 每个已处理请求使用的内存最少。

image-20230815115739607

⑥结论

低并发的情况下，springMVC+JDBC架构方式，吞吐量随QPS增长而下跌，其它架构比较稳定。webFlux+JDBC吞吐量一直都很低。

CPU使用，WebFlux+JDBC使用做少。其它相对一样。

内存使用，WebFlux+R2DBC使用最少。

W.2-Spring WebFlux 组件介绍

W.2.1-HttpHandler

一个简单的处理请求和响应的抽象，用来适配不同HTTP服务容器的API。

Server name BeanName
Netty ReactorHttpHandlerAdapter
Undertow UndertowHttpHandlerAdapter
Tomcat TomcatHttpHandlerAdapter
Jetty JettyHttpHandlerAdapter

W.2.2-WebHandler

一个用于处理业务请求抽象接口，定义了一系列处理行为。相关核心实现类如下；

WebHandler和HttpHandler的关系是什么？？

image-20230815112337335

Bean name Explanation
DispatcherHandler 请求的总控制器，类似于WebMVC中的DispatcherServlet
FilteringWebHandler 通过WebFilter进行过滤处理的类，类似于Servlet中的Filter
ExceptionHandlingWebHandler 针对于异常的处理类
ResourceWebHandler 用于静态资源请求的处理类

W.2.3-DispatcherHandler

请求处理的总控制器，实际工作是由多个可配置的组件来处理。

Bean type Explanation
HandlerMapping 将请求映射到对应处理器。 主要实现有:
1) 用于@RequestMapping注解方法的RequestMappingHandlerMapping
2) 用于功能端点路由的RouterFunctionMapping
3) 用于URI路径模式和WebHandler实例的显式注册的SimpleUrlHandlerMapping
HandlerAdapter 帮助DispatcherHandler调用映射到请求的处理程序，而不管实际如何调用该处理程序。 例如，调用带注解的控制器需要解析注解。 HandlerAdapter 主要目的是用来解释编排排处理行为，具体处理交给对应处理器处理。
HandlerResultHandler 处理来自处理程序调用的结果，并最终确定响应。根据注解和返回来类型选择处理器。例如: 使用了@ResponseBody 注解的ResponseBodvResultHandler

WebFlux是兼容Spring MVC 基于@Controller，@RequestMapping等注解的编程开发方式的，可以做到平滑切换。

W.2.4-Functional Endpoints

这是一个轻量级函数编程模型。是基于@Controller，@RequestMapping等注解的编程模型的替代方案，提供一套函数式API 用于创建Router,Handler和Filter。调用处理组件如下：

HandlerMapping HandlerAdapter 说明
RouterFunctionMapping HandlerFunctionAdapter 支持RouterFunction

简单的RouterFuntion 路由注册和业务处理过程：

@Bean
public RouterFunction<ServerResponse> initRouterFunction() {
    return RouterFunctions.route()
        .GET("/hello/{name}", serverRequest -> {
            String name = serverRequest.pathVariable("name");
            return ServerResponse.ok().bodyValue(name);
        }).build();
}

请求转发处理过程：

image-20230815112738563

W.2.5-Reactive Stream

这是一个重要的组件，WebFlux 就是利用Reactor 来重写了传统Spring MVC 逻辑。其中Flux和Mono 是Reactor中两个关键概念。掌握了这两个概念才能理解WebFlux工作方式。

Flux和Mono 都实现了Reactor的Publisher接口,属于时间发布者，对消费者提供订阅接口，当有事件发生的时候，Flux或者Mono会通过回调消费者的相应的方法来通知消费者相应的事件。这就是所谓的响应式编程模型。

Mono工作流程图

image-20230815112837192

只会在发送出单个结果后完成。

Flux工作流程图

image-20230815112900779

发送出零个或者多个，可能无限个结果后才完成。

对于流式媒体类型：application/stream+json 或者 text/event-stream ，可以让调用端获得服务器滚动结果。
对于非流类型：application/json  WebFlux 默认JSON编码器会将序列化的JSON 一次性刷新到网络，这并不意味着阻塞，因为结果Flux<?> 是以反应式方式写入网络的，没有任何障碍。

W.3-WebFlux 工作原理

详细文章

https://zhuanlan.zhihu.com/p/420464470

W.3.1-组件装配过程

image-20230815112950880

W.3.2-完整请求处理流程

image-20230815113309545

该图给出了一个HTTP请求处理的调用链路。是采用Reactor Stream 方式书写，只有最终调用 subscirbe 才真正执行业务逻辑。基于WebFlux 开发时要避免controller 中存在阻塞逻辑。列举下面例子可以看到Spring MVC 和Spring Webflux 之间的请求处理区别。

W.4-存储技术

一旦控制层使用了 Spring Webflux 则安全认证层、数据访问层都必须使用 Reactive API 才真正实现异步非阻塞。

测试结果，参见上述的基准测试

R2DBC：响应式关系数据库连接，Reactive Relational Database Connectivity

推测：也是Reactor模型

NOSQL Database

  • MongoDB (org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-mongodb-reactive)。
  • Redis(org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis-reactive)。

Relational Database

  • H2 (io.r2dbc:r2dbc-h2)
  • MariaDB (org.mariadb:r2dbc-mariadb)
  • Microsoft SQL Server (io.r2dbc:r2dbc-mssql)
  • MySQL (dev.miku:r2dbc-mysql)
  • jasync-sql MySQL (com.github.jasync-sql:jasync-r2dbc-mysql)
  • Postgres (io.r2dbc:r2dbc-postgresql)
  • Oracle (com.oracle.database.r2dbc:oracle-r2dbc)

W-快速入门

快速入门连接

https://zhuanlan.zhihu.com/p/55539755