响应式编程之Reactive streams

前言

上文简单介绍了响应式编程和Reactor的使用,今天开始深入了解一下响应式编程的规范,为开始学习Reactor源码做准备

Reactive streams

上文也简单提到过,响应式的扩展库有很多比如RxJava、Reactor,这就给上层应用带来困扰,比如Spring中如果想支持响应式,那么到底是基于那个扩展库开发呐?如果选择了Reactor,今后想切换Reactor怎么办?

导致这种问题的根本原因在于没有同一的接口规范,就像jdk中有数据库驱动的接口 Driver,各种各样的数据库只要去实现它我们的程序就可以自由切换,写代码时也不用关心底层实现

所以一些业界大佬共同定制了一个响应式规范即 Reactive Stream,maven可以通过以下方式引入

<dependency>
    <groupId>org.reactivestreams</groupId>
    <artifactId>reactive-streams</artifactId>
    <version>1.0.3</version>
</dependency>

在java9中,响应式规范已被加入JDK中

接下来就结合Reactive streams接口代码看看到底规范了什么内容

概念

从概念上讲,Reactive streams所描述的响应式编程就是“发布者发布数据,订阅者根据发布结果作出对应响应

所以响应式编程的两个角色:发布者 and 订阅者

当然发布者和订阅者之间可以编排一些中间处理流程,这些中间过程对于上游来说是订阅者,对于下游来说是发布者,所以既是发布者又是订阅者

最后是背压的支持,所谓背压,并没有多么深奥,简单来说就是订阅者能控制发布者的发布速度,此时发布的主动权在订阅者手中,订阅者要多少,发布者就发布多少

Backpressure

这张图比较贴切:

  • 图1中,订阅者是人,发布者是水瓶,订阅者通过回给发布者压力让其发布(出水),再做出响应(喝水),发布的主动权在订阅者,这就是Backpressure(背压)
  • 图2中,订阅者是人,发布者是喷头,喷头完全忽略订阅者的响应快慢,一个劲的喷水,导致订阅者响应不过来,发布的主动权在发布者
接口

在看Reactive streams源码,发布者抽象: Publisher

public interface Publisher<T> {
    // 订阅
    public void subscribe(Subscriber<? super T> s);
}

没错,作为一个发布者,最终要的方法是可以接受订阅,至于如何发布等留给实现者自己去实现

再看一下订阅者: Subscriber

public interface Subscriber<T> {
    // 订阅成功事件
    public void onSubscribe(Subscription s);
    // 接收到新消息事件
    public void onNext(T t);
    // 异常处理
    public void onError(Throwable t);
    // 订阅完成、结束事件
    public void onComplete();
}

定义了订阅者要处理的四种事件,其实也间接的限定了订阅发布的模式

  • 订阅成功时,会执行onSubscribe回调
  • 发布新消息时,会执行onNext回调
  • 发布出错时,会执行onError回调
  • 订阅结束时,会执行onComplete回调

再看一下订阅成功回调的返回:Subscription,代表“本次订阅”,相当于一次成功订阅的订单,通过它订阅者可以向发布者请求n个数据或主动取消订阅,这就是对“背压”的支持

public interface Subscription {
    // 请求n个数据
    public void request(long n);
    // 取消订阅
    public void cancel();
}

再看一下中间处理,上文说到它即是订阅者又是发布者:Processor

public interface Processor<T, R> extends Subscriber<T>, Publisher<R> {
}

其实就是继承了订阅者和发布者

Reactor

回到Reactor,它是Reactive streams的一个实现,看看它是如何实现响应式规范的

Publisher

首先Reactor的Flux和Mono其实就是Reactive streams中的Publisher,只不过一个会发布0-N个,一个会发布0-1个

Flux

那么我们完全可以实现一个Reactive streams中的订阅者去订阅数据

Flux.just("a", "b", "c").subscribe(new Subscriber<String>() {
    Subscription subscription;
    @Override
    public void onSubscribe(Subscription s) {
        this.subscription = s;
        subscription.request(1); // 请求1个
    }

    @Override
    public void onNext(String s) {
        System.out.println(s); // 响应
        subscription.request(1); // 再请求1个
    }

    @Override
    public void onError(Throwable t) {
        t.printStackTrace();
    }

    @Override
    public void onComplete() {
        System.out.println("completed"); // 完成
    }
});

最终输出

a
b
c
completed
Consumer

再看一下下面这种一般订阅写法

Flux.just("a", "b", "c", "d").subscribe(System.out::println);

此时subscribe订阅的订阅者是Reactor自己封装的订阅者: Consumer,在subscribe方法中最终会被转换为LambdaSubscriber

Consumer

而LambdaSubscriber就是Reactive streams中的Subscriber

LambdaSubscriber

之所以使用Consumer不需要去执行request(n)是因为LambdaSubscriber在订阅成功时就request(Long.MAX_VALUE)(一次性订阅所有)

request

所以说Reactor可以支持背压,但大部分常规写法是不考虑背压的,这主要因为一般场景真用不到

Processor

最后看一下reactor中的中间操作

Flux.just("a", "b", "c", "d").take(3).subscribe(System.out::println);

Reactor的中间操作如take、map、flatMap等并没有实现Processor来做中间操作,而是自己定义了Operator中间操作

take:

take

map:

map

可能是Processor这个确实实现起来比较麻烦,而且其实主要符合发布订阅规范就基本可以了,Reactor还是支持使用Processor的,但最新版本的Reactor中Processor已被无情弃用

最后

下一篇开始研究Reactor是如何实现Reactive streams规范的并提供响应式编程支持的,从源码角度分析,并尝试自己写一个Reactive streams实现来对照Reactor源码

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