1.4 响应式开发工具库

已经有很多工具库实现了响应式流的标准，包括Akka、Reactor、RxJava、Streams、Vert.x等。下面简单介绍几种，在后面的章节中我会重点讲解RxJava（关于Reactor，会在本系列丛书的另一本书中具体讲解）。

1.4.1 RxJava简介

通过官方GitHub可知，RxJava是使用Java语言开发的专门针对JVM的一种响应式扩展工具，通过它可以轻松地在服务器端实现并发操作。RxJava的目的就是处理客户端越来越复杂的请求，在服务器端通过并行计算快速地响应请求。

接下来，我们开始了解RxJava到底是怎么一回事，作为数据的消费者，我们会对获得的数据做出各种反应。有句话说得好，“跳出三界外，不在五行中”，在我们以旁观者的视角来看这件事的时候，其实它就是一个观察者模式的实际体现。RxJava下的响应式编程其实就是基于影院里的电影（Observable）提供的内容（生产者数据）传播给订阅者，然后订阅者做出相应的反应。

结合上面的场景，下面对RxJava所涉及的要点进行解释。

● Observable：表示数据源，Observable会发出一定数量的元素，发送可能会成功，也可能在这个过程中出现状况而失败。从电影院的场景可以知道，同一时间Observable可以有多个订阅者。

● Observer或Subscriber：表示订阅者，通过监听Observable来消费Observable所发送的元素。

● Methods：表示一系列操作API，对下发数据进行加工整合。

● onNext：在一个元素被Observable发送出去的时候，通过该方法可以调用每一个订阅者。

● onComplete：在Observable成功发送完所有数据后，会调用这个方法来收尾。

● onError：当Observable发送数据的过程中出现错误的状况时，会调用这个方法结束发送并返回一个error事件。

RxJava所带来的好处主要如下。

● 允许我们进行一系列的异步操作。

● 有时为了跟踪状态，我们会通过一个原子类变量保存之前计算的值。我们无须专门使用原子类来跟踪状态，因为RxJava中已经封装了这些操作。

● RxJava提供了一个在整个执行过程中发生错误时的处理途径。

1.4.2 Reactor简介

Spring 5官方文档提到，其通过Reactor的支持，在服务器端获得了更高的性能和更快的响应速度。Spring WebFlux作为新一代的Web开发框架，以Reactor作为基础框架进行异步编程的开发，从而可以使我们写出性能更好的Web应用程序。如果大家看过我博客中关于Spring 5源码分析的系列文章，就可以知道Spring MVC框架的整个运行过程其实使用了事件驱动（Event-Driven）模式，而Reactor自身的设计也使用了这个模式。参考前面的电影院场景，当电影的画面和声音传到你的眼睛和耳朵中时，会引发你喜怒哀乐的情绪反应。再形象一点，在拳击选手一个直拳要打到对方选手脸上的时候，对方选手会躲闪。电影的画面和拳击选手的直拳动作都是一种事件的表现，根据事件做出相应处理的整个过程就是所谓的事件驱动。在Spring里，这就相当于我们的后台服务器接收事件请求，通过multicaster多路分发器来分发给相应的监听器（Listener），最后由监听器里定义的相应的handler来做具体处理。整个过程大概就是这样的。

知道了上面的这些内容，通过使用Reactor，我们写出的程序就可以按照事件驱动的模式很轻易地异步运行了。

1. Reactor的优点

Reactor支持完全无阻塞，其主要的目标之一就是解决传统Web开发方案对于异步支持的各种弊病。它提供了十分有效的途径来支持背压。它还有以下优点。

● 丰富的API，可以对数据流进行操作。

● 提供了一种可读性更强的代码书写方式，使我们所写的代码可以更方便地得到维护。

● 与流相同，无消费，不执行。

● 消费者具备发信号通知生产者元素按需下发的能力（RxJava同样具备）。

2. Reactor的核心功能

Reactor项目的主要模块是reactor-core，这是一个专门用于支持响应式流规范的类库，其支持Java 8及后续版本。通过查看Reactor API，可知它和RxJava很像。Reactor 3是Reactor 2和RxJava的核心贡献开发者一起完成的一个混合版本，这也是本章把这几个东西放在一起介绍，然后分章讲解的很重要的原因，因为这样更易于理解。

Reactor与RxJava有相同的Publisher、Subscriber、Subscription和Processor核心接口。这里只简单介绍Publisher最常用的两个实现Mono和Flux，以及相关的操作符。

● Mono：表示一个特殊的Publisher，它可以发送0个或1个元素。

● Flux：表示一个特殊的Publisher，它可以发送0到n个元素。

● 操作符：元素在从Publisher发送给订阅者之前，可能会需要进行一些处理，包括转换、过滤操作等。

1.4.3 MongoDB简介

在后面的实战开发中，我们可能会用到MongoDB，官方提供的MongoDB Reactive Streams Java版本的驱动包API可以对MongoDB进行异步流处理，而且是无阻塞支持背压的。这里只是提一下，说明我们的数据库操作层面也开始做到了对响应式流API标准的支持。

1.4.4 响应式项目用例

前面说了那么多，大家可能依然有点不明白，那么为了更好地理解响应式系统（Reactive System），我们看看它与传统项目的不同之处。

以我们生活中的股票场景为例，我们需要看到股票信息的实时动态展示。这时我们会打开并保持一个页面，这个页面可以实时显示股票信息。开发人员需要做的是，将最新的数据更新到这个股票展示页面上。作为股民，面对的是“差之毫厘，失之千里”的局面。对他们来说，数据刷新得越及时，对决策越有利（在这里，我们只从响应式的角度来考虑这个问题，现实项目中会有基于WebSocket的实现，Spring MVC中也有SSE的实现）。

1. 传统开发模式

根据以往的开发经验，我们会主动地检查股票价格有没有变化，如果有变化，就从后台拉取最新的数据。如图1-1所示的流程图就代表着传统开发模式。

在传统开发模式下，一旦开始渲染访问页面，就会每隔一段时间（图1-1中是1分钟）发送AJAX请求到后台的查询服务去请求股票价格数据。使用这种方式，无论股票价格是否真的发生变化，都会去请求，但无法保证股票价格的变化会被立刻传递到Web页面上。

2. 响应式开发模式

响应式开发模式通过事件驱动的方式将各个组件连接到一起，以实现在事件发生时其他组件可以立即进行响应。

也就是说，在加载股票价格页面后，这个页面会有一个专属ID注册到股票查询服务上。一旦使股票价格发生变化的事件产生，这个事件（Event）就会触发响应，最新的股票价格就会在Web页面上进行更新显示。如图1-2所示说明了整个流程。

可以看到，响应式开发模式一般包括下面3个步骤。

（1）订阅（Subscribing）事件。

（2）事件的发生与传播。

（3）解除订阅。

在股票价格页面初始化加载的时候，其中有一个动作就是订阅当前使股票价格发生变化的事件源，可以认为事件源是消息中间件里的主题（Topic）（或者是我们订阅的一个RSS主题），而不同的响应式框架会有不同的具体方式，使用消息中间件也可以实现订阅。

在我们所关注的某只股票价格发生变化的时候，一个新的事件就会产生并分发给这个事件的订阅者。我们的Web页面会及时地接收并更新股票价格数据。而一旦Web页面关闭或者刷新，一个解除订阅的请求就会被发送至后台。

3. 传统开发模式和响应式开发模式的比较

可以看到，传统开发模式是比较简单的，而响应式开发模式需要我们实现一个订阅和事件传播链。如果事件的传播需要跨项目，也就是涉及其他项目，那么就可能会使用到消息中间件，这将会变得复杂，其并不属于本书的范围，此处不做讨论。

在传统开发模式中，更新股票价格页面主要是基于盲目的主动拉取来实现的，前端根本就不知道会不会有数据发生变化。这也就意味着无论后台数据有没有发生变化，前端都需要定时从后台拉取一次数据。而在响应式开发模式中，一旦注册订阅了价格变动事件，那么只有这只股票的价格发生变化才会触发一系列的操作，这样明显提高了程序性能和用户体验。

在传统开发模式中，这个例子中线程的生命周期会比较长，这也就意味着该线程所使用的资源在这个过程中会被线程锁定。考虑到同一时刻服务器会接收大量的请求，这样势必会造成更多的线程相互争夺资源。在响应式开发模式中，线程生存的时间短，这也就意味着争夺资源的情况较少，后面在本书中会针对类似场景进行相应的实战Demo展示。