springboot2 webflux 响应式编程学习路径
本文转自 springboot2 webflux 响应式编程学习路径_慕课手记
springboot2 已经发布，其中最亮眼的非webflux响应式编程莫属了！响应式的weblfux可以支持高吞吐量，意味着使用相同的资源可以处理更加多的请求，毫无疑问将会成为未来技术的趋势，是必学的技术！很多人都看过相关的入门教程，但看完之后总觉得很迷糊，知其然不知道其所以然，包括我本人也有相同的疑惑。后面在研究和学习中发现，是我的学习路径不对，很多基本概念不熟悉，之前公司主打的jdk版本还是1.6/1.7，直接跳到运行在jdk8上的webflux，跨度太大，迷惑是在所难免的！
在这里我个人推荐的学习途径如下：先学习jdk8的lambda表达式和stream流编程，了解函数式编程的知识点和思想，接着学习jdk9的响应式流flux，理解响应式流概念，理解背压和实现机制。这2者学好之后，很容易理解webflux的基石reactor，再学习webflux就水到渠成了！
这里我记录了自己的学习之路，列出了每一块的学习重点，除了API的知识点学习之外，更加重要的了解底层运行机制和实现原理。对于我个人来说，学习技术如果不了解原理，知识点需要死记硬背，而了解了底层机制之后，不但不需要死记硬背，还可以把自己的技术点连成面融会贯通，很容易举一反三，知识点也不会忘记，也能和别人扯扯技术的底层实现了。
下面只讲解重点/高级知识和底层原理，入门教程请自行搜索学习
lambda表达式
lambda表达式中的this
lambda表达式最终会返回一个实现了指定接口的实例，看上去和内部匿名类很像，但有一个最大的区别就是代码里面的this，内部匿名类this指向的就是匿名类，而lambda表达式里面的this指向的当前类。
package jdk8.lambda;
/**
* lambda表达式的this
*
* @author 晓风轻
*
*/
public class ThisDemo {
private String name = "ThisDemo";
public void test() {
// 匿名类实现
new Thread(new Runnable() {
private String name = "Runnable";
@Override
public void run() {
System.out.println("这里的this指向匿名类:" + this.name);
}
}).start();
// lambda实现
new Thread(() -> {
System.out.println("这里的this指向当前的ThisDemo类:" + this.name);
}).start();
}
public static void main(String[] args) {
ThisDemo demo = new ThisDemo();
demo.test();
}
}
输出
这里的this指向匿名类:Runnable
这里的this指向当前的ThisDemo类:ThisDemo
实现原理
lambda表达式里面，会把lambda表达式在本类中生成一个以lambda$+数字的方法。关键点：该方法不一定是static的方法，是static还是非static，取决于lambda表达式里面是否引用了this。这就是为什么lambda表达式里面的this指向的是本地，因为他在本类里面创建了一个方法，然后把lambda表达式里面的代码放进去。
// lambda实现
// 下面会自动生成lambda$0方法,由于使用了this,所以是非static方法
new Thread(() -> {
System.out.println("这里的this指向当前的ThisDemo类:" + this.name);
}).start();
// lambda实现
// 下面会自动生成lambda$1方法,由于使用了this,所以是static方法
new Thread(() -> {
System.out.println("这里没有引用this,生成的lambda1方法是static的");
}).start();
上面代码会自动生成2个lambda$方法
使用javap -s -p 类名， 可以看出一个是static，一个是非staic的
这就是为什么lambda表达式里面的this指向当前类的底层机制！因为代码就是在本类的一个方法里面执行的。
额外说一句，自动生成的方法是否带参数取决于lambda是否有参数，例子中表达式没有参数（箭头左边是空的），所以自动生成的也没有。
实例方法的方法引用
方法引用有多种，静态方法的方法引用很好理解，但实例对象的方法引用一开始确实让我有点费解，这和静态方法引用由啥区别？看上去很像啊。
class DemoClass {
/**
* 这里是一个静态方法
*/
public static int staticMethod(int i) {
return i * 2;
}
/**
* 这里是一个实例方法
*/
public int normalMethod(int i) {
System.out.println("实例方法可以访问this:" + this);
return i * 3;
}
}
public class MethodRefrenceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 静态方法的方法引用
IntUnaryOperator methodRefrence1 = DemoClass::staticMethod;
System.out.println(methodRefrence1.applyAsInt(111));
DemoClass demo = new DemoClass();
// 实例方法的方法引用
IntUnaryOperator methodRefrence2 = demo::normalMethod;
System.out.println(methodRefrence2.applyAsInt(111));
}
}
这里牵涉到不同的语言里面对this的实现方法。我们知道静态方法和实例方法的区别是实例方法有this，静态方法没有。java里面是怎么样实现this的呢？
java里面在默认把this作为参数，放到实例方法的第一个参数。
就是说：
/**
* 这里是一个实例方法
*/
public int normalMethod(int i) {
System.out.println("实例方法可以访问this:" + this);
return i * 2;
}
编译之后和下面这样的代码编译之后是一样的！
/**
* 这里是一个实例方法
*/
public int normalMethod(DemoClass this,int i) {
System.out.println("实例方法可以访问this:" + this);
return i * 2;
}
如何证明？
第1个证据，看反编译里面的本地变量表。
静态方法：
而实例方法
第2个证据，下面这样的代码能正确执行。
class DemoCl2{
/**
* 这里是一个实例方法, 代码上2个参数
* 而我们调用的时候只有一个参数
*/
public int normalMethod(DemoClass2 this,int i) {
return i * 2;
}
}
public class MethodRefrenceDemo {
public static void main(String[] args) {
DemoClass2 demo2 = new DemoClass2();
// 代码定义上有2个参数, 第一个参数为this
// 但实际上调用的时候只需要一个参数
demo2.normalMethod(1);
}
}
所以，我的理解，java里面的所有方法都是静态方法，只是有些方法有this变量，有些没有。
所以，成员方法我们也可以写成静态方法的方法引用。如下：
public class MethodRefrenceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 静态方法的方法引用
IntUnaryOperator methodRefrence1 = DemoClass::staticMethod;
System.out.println(methodRefrence1.applyAsInt(111));
DemoClass demo = new DemoClass();
// 实例方法normalMethod的方法引用
IntUnaryOperator methodRefrence2 = demo::normalMethod;
System.out.println(methodRefrence2.applyAsInt(111));
// 对同一个实例方法normalMethod也可以使用静态引用
// 代码上normalMethod虽然只有一个参数,但实际上有一个隐含的this函数
// 所以使用的是2个参数bifunction函数接口
BiFunction<DemoClass, Integer, Integer> methodRefrence3 = DemoClass::normalMethod;
System.out.println(methodRefrence3.apply(demo, 111));
}
}
上面代码里面。对同一个实例方法normalMethod，我们既可以使用实例方法引用（实例::方法名），也可以使用静态方法引用（类名::方法名）。
lambda实现惰性求值
惰性求值在lambda里面非常重要，也非常有用。
举例，编程规范里面有一条规范，是打印日志前需要判断日志级别（性能要求高的时候）。如下
// 打印日志前需要先判断日志级别
if (logger.isLoggable(Level.FINE)) {
logger.fine("打印一些日志:" + this);
}
为什么要加判断呢？不加判断会有问题呢？ 看如下代码：
package jdk8.lambda;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
/**
* lambda的惰性求值
*
* @author 晓风轻
*/
public class LogDemo {
private static final Logger logger = Logger
.getLogger(LogDemo.class.getName());
@Override
public String toString() {
System.out.println("这个方法执行了, 耗时1秒钟");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
return "LogDemo";
}
public void test() {
// 如果不加判断直接打印, 会有额外多余的开销, 就算最终日志并没有打印
logger.fine("打印一些日志:" + this);
}
public static void main(String[] args) {
LogDemo demo = new LogDemo();
demo.test();
}
}
执行代码，发现虽然日志没有打印，但toString方法还是执行了，属于多余浪费的开销。
每一个日志打印都加判断，看着很别扭，现在有了lambda表达式之后，可以使用lambda的惰性求值，就可以去掉if判断，如下
// 使用lambda表达式的惰性求值,不需要判断日志级别
logger.fine(() -> "打印一些日志:" + this);
底层机制
这个现象很好理解，简单讲解一下。就是没有使用表达式的时候，相当于
String msg = "打印一些日志:" + this
logger.fine(msg);
虽然最后没有打印，但字符串拼接的工作还是执行了。而使用了lambda表达式之后，字符串的拼接放到一个函数里面，fine日志需要打印的时候才去调用这个方法才真正执行！从而实现了惰性求值。
后面我们学习的jdk8的stream流编程里面，没有调用最终操作的时候，中间操作的方法都不会执行，这也是惰性求值。
stream流编程
stream编程主要是学习API的使用，但前提是学好lambda，基础好了，看这些方法定义非常简单，要是没有打好基础，你会有很多东西需要记忆。
内部迭代和外部迭代
一般来说，我们之前的编码方法，叫外部迭代，stream的写法叫内部迭代。内部迭代代码更加可读更加优雅，关注点是做什么（外部迭代关注是怎么样做），也很容易让我们养成编程小函数的好习惯！这点在编程习惯里面非常重要！看例子：
import java.util.stream.IntStream;
public class StreamDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] nums = { 1, 2, 3 };
// 外部迭代
int sum = 0;
for (int i : nums) {
sum += i;
}
System.out.println("结果为：" + sum);
// 使用stream的内部迭代
// map就是中间操作（返回stream的操作）
// sum就是终止操作
int sum2 = IntStream.of(nums).map(StreamDemo1::doubleNum).sum();
System.out.println("结果为：" + sum2);
System.out.println("惰性求值就是终止没有调用的情况下，中间操作不会执行");
IntStream.of(nums).map(StreamDemo1::doubleNum);
}
public static int doubleNum(int i) {
System.out.println("执行了乘以2");
return i * 2;
}
}
操作类型
操作类型概念要理清楚。有几个维度。
首先分为 中间操作 和 最终操作，在最终操作没有调用的情况下，所有的中级操作都不会执行。那么那些是中间操作那些是最终操作呢？ 简单来说，返回stream流的就是中间操作，可以继续链式调用下去，不是返回stream的就是最终操作。这点很好理解。
最终操作里面分为短路操作和非短路操作，短路操作就是limit/findxxx/xxxMatch这种，就是找了符合条件的就终止，其他的就是非短路操作。在无限流里面需要调用短路操作，否则像炫迈口香糖一样根本停不下来！
中间操作又分为 有状态操作 和 无状态操作，怎么样区分呢？ 一开始很多同学需要死记硬背，其实你主要掌握了状态这个关键字就不需要死记硬背。状态就是和其他数据有关系。我们可以看方法的参数，如果是一个参数的，就是无状态操作，因为只和自己有关，其他的就是有状态操作。如map/filter方法，只有一个参数就是自己，就是无状态操作；而distinct/sorted就是有状态操作，因为去重和排序都需要和其他数据比较，理解了这点，就不需要死记硬背了！
为什么要知道有状态和无状态操作呢？在多个操作的时候，我们需要把无状态操作写在一起，有状态操作放到最后，这样效率会更加高。
运行机制
我们可以通过下面的代码来理解stream的运行机制
package stream;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Stream;
/**
* 验证stream运行机制
*
* 1. 所有操作是链式调用, 一个元素只迭代一次
* 2. 每一个中间操作返回一个新的流. 流里面有一个属性sourceStage
* 指向同一个 地方,就是Head
* 3. Head->nextStage->nextStage->... -> null
* 4. 有状态操作会把无状态操作阶段,单独处理
* 5. 并行环境下, 有状态的中间操作不一定能并行操作.
*
* 6. parallel/ sequetial 这2个操作也是中间操作(也是返回stream)
* 但是他们不创建流, 他们只修改 Head的并行标志
*
* @author 晓风轻
*
*/
public class RunStream {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
// 随机产生数据
Stream<Integer> stream = Stream.generate(() -> random.nextInt())
// 产生500个 ( 无限流需要短路操作. )
.limit(500)
// 第1个无状态操作
.peek(s -> print("peek: " + s))
// 第2个无状态操作
.filter(s -> {
print("filter: " + s);
return s > 1000000;
})
// 有状态操作
.sorted((i1, i2) -> {
print("排序: " + i1 + ", " + i2);
return i1.compareTo(i2);
})
// 又一个无状态操作
.peek(s -> {
print("peek2: " + s);
}).parallel();
// 终止操作
stream.count();
}
/**
* 打印日志并sleep 5 毫秒
*
* @param s
*/
public static void print(String s) {
// System.out.println(s);
// 带线程名(测试并行情况)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " > " + s);
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
大家自己测试一下代码，能发现stream的调用方法，就像现实中的流水线一样，一个元素只会迭代一次，但如果中间有无状态操作，前后的操作会单独处理（元素就会被多次迭代）。
jdk9的响应式流
就是reactive stream，也就是flow。其实和jdk8的stream没有一点关系。说白了就一个发布-订阅模式，一共只有4个接口，3个对象，非常简单清晰。写一个入门例子就可以掌握。
package jdk9;
import java.util.concurrent.Flow.Processor;
import java.util.concurrent.Flow.Subscriber;
import java.util.concurrent.Flow.Subscription;
import java.util.concurrent.SubmissionPublisher;
/**
* 带 process 的 flow demo
*/
/**
* Processor, 需要继承SubmissionPublisher并实现Processor接口
*
* 输入源数据 integer, 过滤掉小于0的, 然后转换成字符串发布出去
*/
class MyProcessor extends SubmissionPublisher<String>
implements Processor<Integer, String> {
private Subscription subscription;
@Override
public void onSubscribe(Subscription subscription) {
// 保存订阅关系, 需要用它来给发布者响应
this.subscription = subscription;
// 请求一个数据
this.subscription.request(1);
}
@Override
public void onNext(Integer item) {
// 接受到一个数据, 处理
System.out.println("处理器接受到数据: " + item);
// 过滤掉小于0的, 然后发布出去
if (item > 0) {
this.submit("转换后的数据:" + item);
}
// 处理完调用request再请求一个数据
this.subscription.request(1);
// 或者 已经达到了目标, 调用cancel告诉发布者不再接受数据了
// this.subscription.cancel();
}
@Override
public void onError(Throwable throwable) {
// 出现了异常(例如处理数据的时候产生了异常)
throwable.printStackTrace();
// 我们可以告诉发布者, 后面不接受数据了
this.subscription.cancel();
}
@Override
public void onComplete() {
// 全部数据处理完了(发布者关闭了)
System.out.println("处理器处理完了!");
// 关闭发布者
this.close();
}
}
public class FlowDemo2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1. 定义发布者, 发布的数据类型是 Integer
// 直接使用jdk自带的SubmissionPublisher
SubmissionPublisher<Integer> publiser = new SubmissionPublisher<Integer>();
// 2. 定义处理器, 对数据进行过滤, 并转换为String类型
MyProcessor processor = new MyProcessor();
// 3. 发布者 和 处理器 建立订阅关系
publiser.subscribe(processor);
// 4. 定义最终订阅者, 消费 String 类型数据
Subscriber<String> subscriber = new Subscriber<String>() {
private Subscription subscription;
@Override
public void onSubscribe(Subscription subscription) {
// 保存订阅关系, 需要用它来给发布者响应
this.subscription = subscription;
// 请求一个数据
this.subscription.