响应式编程入门
背景：反应式宣言
近年来，应用程序的需求不断变高，对架构设计的要求也随之改变
反应式宣言 是综合不同领域软件架构的模式后，对架构设计方案中必要关注点的说明
现代软件系统（反应式宣言追求的反应式系统）希望具备以下特质
- 即时响应性（Responsive）：快速而一致的响应时间
- 回弹性（Resilient）：系统出现失败后保持响应
- 弹性（Elastic）：系统根据吞吐量自动调整资源，要求系统具有可伸缩性（Scale）
- 消息驱动（Message Driven）：依赖于异步的消息传递
反应式宣言特质的具体说明参考 宣言词汇表
软件规范相关的宣言还有 The Twelve-Factor App ，语义化版本，如何维护更新日志 等
概念&原理
上图是常见的服务整体架构图，一个服务除了作为服务端外，也常常作为客户端依赖于其它服务
有几个问题与反应式宣言中提到的特质相关
- 消息驱动：事件循环是什么？
- 回弹性：背压是什么？
- 可伸缩性：服务端如何处理高并发？
事件循环：同步模式 vs 异步模式
同步模式：发起I/O请求后等待，返回后执行下一个操作
异步模式：发起I/O请求后交给Event Loop线程，主线程可以继续执行。I/O请求返回后主线程收到通知事件进行相应处理
异步模式利用了等待时间，提高了运行效率
流量控制：背压
当下游系统（如图中B）处理速率跟不上上游系统（如图中A）调用的速率时，为了保护下游系统不被打崩（假设还有其他服务依赖B），则需要有流控策略，有以下三种方案：
- 控制：降低上游速率，从源头减少流量
- 缓冲：将多余的流量缓冲起来
- 丢弃：将无暇处理的流量丢弃
缓冲不是无限的，当缓冲满了，只有控制和丢弃两种策略，若业务不允许丢弃，则需要实现下游系统控制上游系统的策略，即背压
并发处理：I/O模型
| 服务器并发方案 | 示例 | I/O模型 | 模型说明 |
|---|---|---|---|
| TPC（Thread Per Connection）：每个连接使用一个线程 | 阻塞socket，Java BIO，Servlet，Spring MVC | 阻塞I/O | 进程发起I/O系统调用时被阻塞（进程进入等待状态） |
| 轮询：使用一个线程轮询所有连接，有数据的时候进行处理 | 非阻塞socket | 非阻塞I/O | 进程发起I/O系统调用时如果数据未准备好，进程不会被阻塞，而是返回错误 |
| Reactor模式：内核通知某些连接有数据后再进行操作 | Java NIO，Netty，Spring WebFlux | I/O复用 | 进程阻塞在I/O复用的系统调用（如select）上等待数据准备好 |
项目介绍
RxJava
ReactiveX 是 Reactive Extensions 的缩写，一般简写为 Rx，最初是 LINQ 的一个扩展，由微软的架构师 Erik Meijer 领导的团队开发，在2012年11月开源。
Rx 是一个编程模型，目标是提供一致的编程接口，帮助开发者更方便的处理异步数据流。
Rx 的大部分语言库由 ReactiveX 这个组织负责维护，比较流行的有 RxJava/RxJS/Rx.NET，社区网站是 reactivex.io。
RxJava从3.x 开始实现 Reactive Streams
Reactive Streams
Reactive Streams 项目制定了 stream 异步处理的标准API（以及相应测试），最大的特点就是支持背压。
它只是一个标准，定义了实现异步背压的必需接口，各大实现在实现了基本功能的同时可以自由扩展。
比较主流的实现是 ReactiveX 项目组中的 RxJava 项目（3.x），以及 Spring WebFlux 依赖的 Project Reactor。
Project Reactor
Project Reactor 被定义为 第四代 reactive library（RxJava是第二代），它也实现了Reactive Streams的标准，主要用来构建JVM环境下的非阻塞应用程序。
它提供了两个非常有用的异步序列 API：Flux 和 Mono。
Spring WebFlux
在Spring 5中，Spring 引入了 WebFlux 的概念，WebFlux 的底层是基于 Reactor Netty ，而 Reactor Netty 就使用了 Reactor 库。
代码示例
Reactive Streams
Reactive Streams：https://github.com/reactive-streams/reactive-streams-jvm
Project Reactor
- Flux 和 Mono 初始化及转换及订阅
- 背压
- 错误处理
- 线程隔离
Reactive Programming with Reactor 3：https://tech.io/playgrounds/929/reactive-programming-with-reactor-3/Intro
Reactor limitRate Example：https://www.vinsguru.com/reactor-limitrate-example/
Spring WebFlux
SpringBoot中的响应式web应用：https://www.cnblogs.com/flydean/p/13983777.html#reactive-in-spring
在Spring data中使用r2dbc：https://www.cnblogs.com/flydean/p/14054290.html
参考链接
什么是 Event Loop？http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/10/event_loop.html
背压(Back Pressure)与流量控制：https://lotabout.me/2020/Back-Pressure/
Backpressure explained：https://medium.com/@jayphelps/backpressure-explained-the-flow-of-data-through-software-2350b3e77ce7
Last modified on 2024-06-27