精选版：用Java扩展Nginx（nginx-clojure 入门）

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本篇概览

• 今天咱们以Java程序员的视角，来聊聊如何用Java来扩展Nginx的能力，全文由以下内容组成：

1. 什么是Nginx
2. 什么是Nginx扩展
3. 扩展Nginx，意义何在？
4. 想用Java扩展Nginx会有问题吗？
5. 主角登场：nginx-clojure模块，让Java扩展Nginx成为显示

• 总的来说这是一篇从概念到实践的入门文章，接下来，一起开始愉快的nginx-clojure之旅吧！

关于Nginx

• 以欣宸自己为例，nginx对java程序员来说并不陌生，下图应该是最常见的使用场景了：反向代理
  

关于Nginx扩展

• 除了反向代理，nginx的模块化机制让nginx具备了更多丰富的特性，例如ngx_http_log_module（日志）、ngx_http_rewrite_module（重定向）等
• 除了官方模块，还有很多强大第三方模块可以选择，如下图，更多详情参考：https://www.nginx.com/resources/wiki/modules/
  
• 大名鼎鼎的OpenResty就是基于 Nginx 扩展的，用Lua做二次开发web功能，得到了广泛的应用
• 如此看来，在nginx上做二次开发并非神秘高深莫测，我们也可以按照自己的需要去定制和扩展nginx的功能
• 作为一名Java程序员，自然就想到了：可以用Java去扩展Nginx的能力吗？

为什么要用java对nginx扩展？

• 把java代码写在nginx上，让nginx与业务耦合的可能性变大，经验丰富的您一定会发现这是个危险的趋势，毕竟nginx已经接近后台服务的最外层了，稳定是首要考虑的，正常情况下，下图这种用法才是生产环境的常见fang方案：将nginx作为反向代理，业务功能独立部署
  
• 这么看来，在nginx上写java代码是否合适呢？欣宸给不出权威答案，但是可以从大神的作品中得到启示
• 开涛大神的《跟我学Nginx+Lua开发》讲述了如何用OpenResty在Nginx上用Lua进行开发，适用于web应用、接入网关、Web防火墙、缓存服务器等场景下，并且在实体书《亿级流量网站架构核心技术》也有详细说明，例如京东商品详情页，就是在nginx上读取缓存直接返回的
• 综上所述，欣宸不会因为学习了这个技术，就把业务逻辑全部在nginx上实现，但是在缓存、鉴权等场景，可以考虑用熟悉的java在nginx上实现

Java程序员的尴尬

• 定制Nginx，打造高性能Web服务，带着这个美好憧憬，我打开了有关模块开发的Nginx官方资料
• 然后，画风开始剧变，而且是朝着我不想面对的方向，如下图
  
• 模块开发用的居然是C语言！然而，欣宸只是个精通CRUD的Java程序员啊
• 这可怎么办？随手打开一个网页就让梦想破灭？

nginx-clojure，让Java扩展nginx成为现实

• 经过一番搜索，终于找到了nginx-clojure模块，如下图，是它让java扩展nginx成为现实
  
• nginx-clojure的作用很好理解：OpenResty支持用Lua扩展nginx，nginx-clojure支持用Java扩展nginx
• nginx-clojure的作用很好理解：OpenResty支持用Lua扩展nginx，nginx-clojure支持用Java扩展nginx

关于nginx-clojure

• nginx-clojure是个第三方Nginx模块，官方的介绍是Nginx module for embedding Clojure / Java / Groovy programs, typically those Ring based handlers
• nginx-clojure模块支持嵌入式Clojure(闭包)、Java、Groovy等基于Ring的处理器（handler），那什么是Ring呢？
• Ring 在 Clojure 中是一个构建 Web 应用的底层接口和库. 它和 Ruby 的 Rack, Python 里面的WSGI 或者 Java Servlet 规范相似
• 从java开发者角度来看，就是开发NginxJavaRingHandler的实现类，然后该类可以在nginx-clojure模块中被运行
• nginx-clojure的最新版本是v0.5.2，官网地址是：https://nginx-clojure.github.io

实战功能介绍

• 尽管nginx-clojure支持很多功能，但是篇幅所限，因此本篇以了解为主，还是经典的Hello world，更多精彩内容留给后续的系列文章
• 今天的实战效果如下图，咱们编写HelloHandler.java并在nginx做好配置，然后用浏览器发起请求后，HelloHandler的代码就会被执行，浏览器会收到HelloHandler返回的内容，这就证实了java代码可以在nginx上运行：
  
• 为了实现上述功能，接下来的操作步骤如下图：
  
• 感谢您听我唠叨了这么久，接下来，实战开始

环境信息

• 这里给出我的实战环境信息供您参考，这个环境可以正常运行所有实战：

1. 操作系统：macOS Big Sur 11.5.2 (20G95）
2. JDK：1.8.0_281
3. Maven：3.8.1

下载集成了nginx-clojure模块的nginx包

• 咱们要做的第一件事是下载一个特别的nginx，之所以说它特别，是因为它已集成了nginx-clojure模块，开箱即用
• 下载地址：https://sourceforge.net/projects/nginx-clojure/files/ ，如下图红框，我这里选择的是最新的0.5.2版本：
  

解压nginx包

• 下载完毕后，解压，得到名为nginx-clojure-0.5.2的文件夹，里面的内容如下
  
• 接下来根据您的操作系统对可执行文件做重命名，我这边是macOS，所以把nginx-macosx重命名为nginx，如果是linux，把nginx-linux-64重命名为nginx，如果是windows，就把nginx-win64.exe重命名为nginx.exe
• 上述重命名操作是nginx-clojure官方推荐的，统一可执行文件名，这样运行文档中的命令就统一了
• 执行命令./nginx -v，控制台响应如下，可见nginx版本是1.18.0：

./nginx -v
nginx version: nginx/1.18.0

编码，开发java版handler

• 接下来开始写代码，先新建一个maven工程（我这里名叫simple-hello），pom.xml中需要配置repository节点，以及唯一的依赖nginx-clojure，如下所示：

<repositories>
  <repository>
    <id>clojars.org</id>
    <url>http://clojars.org/repo</url>
    </repository>
</repositories>

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>nginx-clojure</groupId>
    <artifactId>nginx-clojure</artifactId>
    <version>0.5.2</version>
  </dependency>
</dependencies>

• 然后新增文件HelloHandler.java，如下所示，代码非常简单，实现NginxJavaRingHandler接口，invoke方法返回的数组中只有三个元素：返回码、响应header的键值对集合、响应body内容：

package com.bolingcavalry.simplehello;

import nginx.clojure.java.ArrayMap;
import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.Map;

import static nginx.clojure.MiniConstants.CONTENT_TYPE;
import static nginx.clojure.MiniConstants.NGX_HTTP_OK;

/**
 * @author zq2599@gmail.com
 * @Title: 产生内容的handler
 * @Package
 * @Description:
 * @date 2/1/22 12:41 PM
 */
public class HelloHandler implements NginxJavaRingHandler {

    @Override
    public Object[] invoke(Map<String, Object> request) {
        return new Object[] {
                NGX_HTTP_OK, //http status 200
                ArrayMap.create(CONTENT_TYPE, "text/plain"), //headers map
                "Hello, Nginx clojure! " + LocalDateTime.now()  //response body can be string, File or Array/Collection of them
        };
    }
}

• 至此，编码完成，欣宸精通Hello World果然并非空穴来风…

编译，生成jar

• 在pom.xml所在目录执行编译构建的命令mvn clean package -U，会在target目录下生成jar包，只有3K大小：
  

jar放入nginx的jars目录

• 将前面生成的simple-hello-1.0-SNAPSHOT.jar文件放入下图红框的jars文件夹内
  

修改nginx的配置

• 打开nginx-clojure-0.5.2/conf/nginx.conf文件，在server配置中增加一个location配置，内容如下，指定了handler类型，以及对应的java类：

location /java {
         content_handler_type 'java';
         content_handler_name 'com.bolingcavalry.simplehello.HelloHandler';
}

• 修改后，完整的nginx.conf内容如下，可见有很多java相关的配置，在本篇咱们都保持不动，留待后面的文章解锁：

###you can uncomment next two lines for easy debug
###Warning: if master_process is off, there will be only one nginx worker running. Only use it for debug propose.

#daemon  off;

#master_process  off;

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;
    

    jvm_path auto;
    
    ### Set my app jars and resources, it must include nginx-clojure runtime jar,e.g. nginx-clojure-0.5.1.jar and 
    ### for clojure user clojure runtime jar is also needed.
    ### See http://nginx-clojure.github.io/directives.html#jvm_classpath
    jvm_classpath "libs/*:jars/*";
    
    ###jvm heap memory
    #jvm_options "-Xms1024m";
    #jvm_options "-Xmx1024m";
    
    #for enable java remote debug uncomment next two lines
    #jvm_options "-Xdebug";
    #jvm_options "-Xrunjdwp:server=y,transport=dt_socket,address=840#{pno},suspend=n";

    ###threads number for request handler thread pool on jvm, default is 0. 
    ###check more details from 
    #jvm_workers 8;

    server {
        listen       8080;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

       location /clojure {
          handler_type 'clojure';
          handler_code ' 
						(fn[req]
						  {
						    :status 200,
						    :headers {"content-type" "text/plain"},
						    :body  "Hello Clojure & Nginx!" 
						    })
          ';
       }

       location /java {
         content_handler_type 'java';
         content_handler_name 'com.bolingcavalry.simplehello.HelloHandler';
       }
       
#      location /groovy {
#          handler_type 'groovy';
#          handler_code ' 
#               import nginx.clojure.java.NginxJavaRingHandler;
#               import java.util.Map;
#               public class HelloGroovy implements NginxJavaRingHandler {
#                  public Object[] invoke(Map<String, Object> request){
#                     return [200, //http status 200
#                             ["Content-Type":"text/html"], //headers map
#                             "Hello, Groovy & Nginx!"]; //response body can be string, File or Array/Collection of them
#                  }
#               }
#          ';
#       }
#         
    }
}

启动nginx

• 启动命令很简单，在nginx-clojure-0.5.2目录下执行./nginx
• 如果启动失败了，请打开nginx-clojure-0.5.2/logs/error.log查看问题，例如我这里遇到过端口占用导致启动失败：

2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: bind() to 0.0.0.0:8080 failed (48: Address already in use)
2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: bind() to 0.0.0.0:8080 failed (48: Address already in use)
2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: bind() to 0.0.0.0:8080 failed (48: Address already in use)
2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: bind() to 0.0.0.0:8080 failed (48: Address already in use)
2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: bind() to 0.0.0.0:8080 failed (48: Address already in use)
2022/02/02 17:45:07 [emerg] 27703#0: still could not bind()

验证

• 打开postman验证服务是否正常，请求地址是http://127.0.0.1:8080/java
• 响应如下图所示，符合预期，返回的就是咱们定制的HelloHandler的内容
  
• 至此，nginx-clojure的入门操作就完成了，虽然寥寥几行代码，但却给java程序员打开了一扇窗：用咱们熟悉的技术去扩展nginx，打造更符合业务的web服务器，以最短链路完成web响应
• 本篇只是nginx-clojure之旅的开端，先对nginx-clojure有个清晰的认识，接下来的文章咱们会深度探索它，让它更好的服务于业务

源码下载

• 本篇的完整源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blog_demos)：

名称	链接	备注
项目主页	https://github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	https://github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

• 这个git项目中有多个文件夹，本篇的源码在nginx-clojure-tutorials文件夹下，如下图红框所示：
  

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