微服务专题05-Spring WebFlux 运用

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前言

前面的章节我们讲了REST。本节，继续微服务专题的内容分享，共计16小节，分别是：

本节内容重点为：

WebFlux 核心组件：包括 HandlerMapping、HandlerAdapter 以及 HandlerResultHandler
WebFlux 编程模型运用：介绍 Annotation 驱动以及函数声明是编程模型的差异以及最佳实践

回顾 Spring Web MVC

Spring Web MVC是基于Servlet API构建的原始Web框架，并从一开始就包含在Spring Framework中。正式名称“ Spring Web MVC”来自其源模块spring-webmvc的名称，但它通常被称为“ Spring MVC”。

DispatcherServlet特殊bean 的委托来处理请求并提供适当的响应。“特殊bean”是指实现WebFlux框架协定的Spring管理的Object实例。这些通常带有内置合同，但是您可以自定义它们的属性，扩展或替换它们。

实际上SpringMVC的很多特性与webflux相同，比如下表是 Spring 官网上列出了通过检测到的特殊 bean DispatcherHandler：

Bean 的类型	说明
HandlerMapping	将请求与拦截器列表一起映射到处理程序，以进行预处理和后期处理。映射基于某些标准，具体细节因`HandlerMapping` 实现而异。这两个主要的`HandlerMapping`实现是`RequestMappingHandlerMapping`支持带`@RequestMapping`注释的方法，`SimpleUrlHandlerMapping`并且维护URI路径模式向处理程序的显式注册。
HandlerAdapter	帮助`DispatcherServlet`调用映射到请求的处理程序，而不管实际如何调用该处理程序。例如，调用带注释的控制器需要解析注释。主要目的`HandlerAdapter`是保护`DispatcherServlet`这些细节。
HandlerExceptionResolver	解决异常的策略，可能将异常映射到处理程序，HTML错误视图或其他。
ViewResolver	解析从处理程序返回到实际的基于逻辑字符串的视图名称，View 以呈现给响应。
LocaleResolver, LocaleContextResolver	解决Locale一个客户正在使用的并且可能是其时区的问题，以便能够提供国际化的视图。
ThemeResolver	解决您的Web应用程序可以使用的主题，例如，提供个性化的布局。
MultipartResolver	借助多部分解析库来解析多部分请求的抽象（例如，浏览器表单文件上传）。
FlashMapManager	存储和检索“输入”和“输出” FlashMap，它们通常用于通过重定向将属性从一个请求传递到另一个请求。

除了上述处理类之外，我们再看类 HandlerInterceptor 的源码，共计三个方法 :

在这里插入图片描述
从源码上不难看出，分为前置、后置处理、完成阶段（异常处理）：

preHandle 前置
postHandle 后置
afterCompletion 完成：类似于 finally 效果。这和 java.util.concurrent.CompletableFuture#whenComplete方法是不是有异曲同工之妙。

`org.springframework.web.servlet.HandlerMapping`

接下来说一下 HandlerMapping 相关问题：
在这里插入图片描述
(上面截图的的spring版本为spring-5.0.7-RELEASE) 首先我们看HandlerMapping 的实现类 AbstractHandlerMapping 。
通常来讲 HandlerMapping 的实现类是包含 HandlerInterceptor 集合的。那么在 AbstractHandlerMapping 是否也存在呢，答案是肯定的，请见源码：
在这里插入图片描述
包含 HandlerInterceptor 集合的意义主要在于：

拦截链条
各司其职

既然是各司其职，就会引发顺序问题，谁先执行？谁后执行？

这里会引出一个概念------- 责任链模式

责任链通常有两种类型，即过滤类型和拦截类型。

Q：责任链和filter有什么区别呢？

A：实际上 HandlerInterceptor 就是采用返回值进行流程处理，而 Filter 采用 FilterChain 进行流程处理。 Filter 优先级天生比servlet高，但是 Filter 的最终节点 Servlet。Filter通过filter.chain进入链条的下一个环节，在服务器启动阶段动态组合链条，符合责任链设计模式（动态调用，组合依赖于配置）。

回归主线，继续分析 HandlerMapping的实现类 - AbstractHandlerMapping：

在SpringMVC中，我们知道 DispatcherServlet 关联多个 HandlerMapping，类似于笛卡尔积，即：

DispatcherServlet ： HandlerMapping = 1 : N
HandlerMapping ： HandlerInterceptor = 1 : N

Q： DispatcherServlet 作为 HandlerMapping 一种，那么问题来了，多个 HandlerMapping 谁能被 DispatcherServlet 选择？

这里我先猜想，上面截图的源码 AbstractHandlerMapping 实现了 Ordered 接口参考顺序，这是一种可以排序的可能，另外呢，如果 HandlerMapping 被请求规则匹配了是否可以呢？

猜想验证过程：
首先看一下 org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#doDispatch 方法：
在这里插入图片描述
进去看 org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#getHandler：
这里很明显是通过循环将所有的handlerMappings 返回出去

所以为了看到handlerMappings 赋值的过程，我这里直接通过idea工具右键选中handlerMappings选择find usages菜单，查看读写的位置：
在这里插入图片描述
通过工具，发现handlerMappings的写入都集中在类 DispatcherServlet 上，所以直接跟进：

来到方法：org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#initHandlerMappings

initHandlerMappings 方法，主要是初始化HandlerMappings的结果,这里首先将所有匹配的handlerMapping放入了Map<String,HandlerMapping> 。

注意 initHandlerMappings 方法中这段代码：

	this.handlerMappings = new ArrayList<>(matchingBeans.values());

为什么不能将匹配的 handlerMappings直接赋值给当前this变量里呢，而是新创建一个集合再赋值？

首先，Map的values()方法返回的就是Collection

我们看说明，返回值是：a collection view of the values contained in this map。注意是View，也就是说，你只能看看values（这里实际上是HandlerMappings），数据是不可变的。
在这里插入图片描述

其次，通过new了一个list数组以后，就可以动态的去写数据，而能写数据就可以对HandlerMappings进行排序了。所以紧接着代码如下:

	// Find all HandlerMappings in the ApplicationContext, including ancestor contexts.
			Map<String, HandlerMapping> matchingBeans =
					BeanFactoryUtils.beansOfTypeIncludingAncestors(context, HandlerMapping.class, true, false);
			if (!matchingBeans.isEmpty()) {
				this.handlerMappings = new ArrayList<>(matchingBeans.values());
				// We keep HandlerMappings in sorted order.
				AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.handlerMappings);
			}

接下来看看 sort 方法如何进行排序：
在这里插入图片描述

我们看 AnnotationAwareOrderComparator 的 API 发现如何排序的呢，有两种方式，分别是：

通过某个Bean实现Ordered接口，我们这里明显是 AbstractHandlerMapping 去实现 Ordered接口，前面已经两次提到了！

在这里插入图片描述
当实现了Ordered以后，可以通过 getOrder方法返回顺序，注意源码所示：将HIGHEST_PRECEDENCE赋值给Integer的最小值；将LOWEST_PRECEDENCE赋值给Integer的最大值。所以总结：在类Order的规则里，顺序越大，优先级越小，顺序越小，优先级越大！

通过实现 @Order 注解

在Bean上注入 @Order 注解，这里没有应用，略讲。

Tips:看源码就是要考虑很多细节性的问题，一个优秀的架构师，往往能够做到通用性好，并且思考的更深刻

回过头来，继续看主线内容：
前面提到： DispatcherServlet 可以关联多个 HandlerMapping，HandlerMapping 也可以关联多个 HandlerInterceptor，这种 1 对 N 的特性其实是有条件的！是需要经过筛选的，请看AbstractHandlerMapping源码：

public final HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request) throws Exception {
		
		Object handler = getHandlerInternal(request);
		if (handler == null) {
			handler = getDefaultHandler();
		}
		if (handler == null) {
			return null;
		}
		// Bean name or resolved handler?
		if (handler instanceof String) {
			String handlerName = (String) handler;
			handler = obtainApplicationContext().getBean(handlerName);
		}
		//核心代码
		HandlerExecutionChain executionChain = getHandlerExecutionChain(handler, request);
		if (CorsUtils.isCorsRequest(request)) {
			CorsConfiguration globalConfig = this.globalCorsConfigSource.getCorsConfiguration(request);
			CorsConfiguration handlerConfig = getCorsConfiguration(handler, request);
			CorsConfiguration config = (globalConfig != null ? globalConfig.combine(handlerConfig) : handlerConfig);
			executionChain = getCorsHandlerExecutionChain(request, executionChain, config);
		}
		return executionChain;
	}

此方法前面进行参数判断，尾部适配浏览器标准（跨域访问），重要看中间代码

直接看方法getHandlerExecutionChain：
在这里插入图片描述
注意这里：

String lookupPath = this.urlPathHelper.getLookupPathForRequest(request);

此方法主要对HTTP请求的 URL 地址做处理，举个栗子：请求地址是 http://www.baidu.com/abc/def，那么转化后剩下 /abc/def，其实就是相对路径。

接下来对于HandlerInterceptor 集合遍历，然后筛选，在本节开头就提到的HandlerInterceptor，它和MappedInterceptor有什么区别呢？

HandlerInterceptor可以匹配请求，而MappedInterceptor则不可以。

正因为HandlerInterceptor可以匹配请求，源码接着往下看，经过chain添加Interceptor才是被过滤的！

那么chain是怎么添加的Interceptor的呢？在回答这个问题之前，我们播放一个小插曲！

在前面的剧情里，AbstractHandlerMapping 重写了HandlerMapping接口的 getHandler，返回值是 HandlerExecutionChain，现在我们看此返回值类：
在这里插入图片描述

这里面有两个集合：

HandlerInterceptor[]
List< HandlerInterceptor >

为什么要用两个属性相同的集合来表示？

插曲播放完毕，让我们回到刚才的问题上，刚才说到的1对N问题，我们说是要经过筛选的！是通过chain去添加Interceptor的,那么怎么添加的呢？

我们将

chain.addInterceptor(mappedInterceptor.getInterceptor());

这段代码点击实现里看看:

	private List<HandlerInterceptor> initInterceptorList() {
		if (this.interceptorList == null) {
			this.interceptorList = new ArrayList<>();
			if (this.interceptors != null) {
				// An interceptor array specified through the constructor
				CollectionUtils.mergeArrayIntoCollection(this.interceptors, this.interceptorList);
			}
		}
		this.interceptors = null;
		return this.interceptorList;
	}

这里的实现是通过interceptors数组作为临时变量存储后merge到interceptorList集合里，然后清空interceptors数组。interceptors数组起到临时变量的作用。

问题来了，为什么要临时存储interceptor 集合呢？我们可以看看此集合在哪里被用到了便一目了然

老办法，对准临时变量interceptors就是操作find usages：
在这里插入图片描述
我们找到这里：

list是可以变化的，而数组是没法变化的，写两种集合，好处就在于：

为了防止串数据，改动一方不影响另一方。
如果不改的话，考虑到框架前后版本不一致问题，某些版本访问是数组，也可能是集合，一旦写死就很麻烦~

最后我们再看类HandlerMapping 的 getHandler方法进行分析，getHandler的返回值是HandlerExecutionChain：

public class HandlerExecutionChain {

	private final Object handler;

	@Nullable
	private HandlerInterceptor[] interceptors;

	@Nullable
	private List<HandlerInterceptor> interceptorList;
    ...

前面对于两个集合分析了一遍，那么看看这个Object类型的handler指的又是什么呢？

请参考本节开始的截图的HandlerMapping类图：我们根据类图层级调用关系可以猜测到：

当一个request请求来临时，一定是通过handlerMapping抽象实现类AbstractHandlerMapping或者CompositeHandlerMapping去处理请求返回handler的，那么CompositeHandlerMapping实为透传，我们将重点放在AbstractHandlerMapping类的getHandler：

在这里插入图片描述
我们看着一段代码：

Object handler = getHandlerInternal(request);

在这里插入图片描述
接着看getHandlerInternal：

后两个方法实为透传，我们分别看前两个实现类：

AbstractHandlerMethodMapping

在这里插入图片描述
AbstractHandlerMethodMapping 通过其实现类， RequestMappingInfoHandlerMapping，再调用实现类 RequestMappingHandlerMapping 返回 HandlerMethod。

AbstractUrlHandlerMapping

在这里插入图片描述
AbstractUrlHandlerMapping 获取 Handler（注意返回类型），在通过其实现类 SimpleUrlHandlerMapping 返回 Object。

Tips: 通过这一小段分析，我们知道handler的类型是不固定的，通过SimpleUrlHandlerMapping 处理后返回的handler类型是Object，而通过RequestMappingHandlerMapping 返回的的handelr类型是 HandlerMethod。

那么 HandlerMethod 与执行方法有什么联系呢?

`HandlerMethod` 初始化过程

在这里插入图片描述

如果当 @Controller 方法上面标注了 @RequestMapping，而@RequestMapping 主要可以标识URI。比如@RequestMapping(“/cache”)。所以我们就可以大胆猜测是通过RequestMappingHandlerMapping 处理的。

Q:那么源码上对于 HandlerMethod 与执行方法是怎么处理的呢？

A：我们从 HandlerMethod 初始化的地方入手看 org.springframework.web.reactive.result.method.AbstractHandlerMethodMapping#afterPropertiesSet：

在这里插入图片描述
afterPropertiesSet方法会在父类的Bean（RequestMappingHandlerMapping）初始化的时候调用。
我们看这里：

if (beanType != null && isHandler(beanType)) {
					detectHandlerMethods(beanName);
				}

如果beanType 不为空，并且符合isHandler条件的，才能够进入里面的方法，所以我们先看看，什么是所谓的Handler呢？
在这里插入图片描述
就是说当前bean被标注为@Controller或者@RequestMapping注解的才会被扫描到。

那么@RestController 以及@PostMapping等注解会被扫描到么？答案是肯定的，还记得我们前面的小节讲到的注解的派生性么？可以简单的理解为子类与父类的关系，只是功能上等同哦，所以这里扫描@Controller或者@RequestMapping的父类是可以将子类扫描进去的，框架本身也更好的在注解层面实现了扩展。

然后看方法detectHandlerMethods，根据字面意思是，探测所有的HandlerMethods，所以进一步查看：
在这里插入图片描述
此方法首先求Bean，然后把Bean里的Method都执行一遍，注册HandlerMethod，进去看注册的过程：

透传参数，继续调用查看register方法：

由上述过程，可以总结一下HandlerMethod 初始化过程:

Spring 应用上下文获取所有的 Bean
筛选出标注 @Controller 或者 @RequestMapping 的 Bean
再次筛选标准 @RequestMapping 方法
将该 Bean 和对应 Method 合并成 HandlerMethod
存入HandlerMethod 集合

`HandlerMethod` 定位过程

我们知道当一个Request请求进来时，要先经过 DispatchServlet 的doDispatch方法：
在这里插入图片描述
如何获取到的Handler呢？接着看源码的调用：

这里基本上相当于透传，接着往里看：

这不又是回到了最初的起点么？
我们通过前面的分析已经知道，实际从Request里解析的是：AbstractHandlerMapping，而AbstractHandlerMapping又是通过另外两个子类实现不同的返回值类型的Handler，这里我们前面已经提到。

这里以AbstractHandlerMehtodMapping 为切入点：我们看获取HandlerMethod时这段代码：
在这里插入图片描述
基本上分为三个部分，前面判断如果没有MatchingMappings，则从所有的mapping集合里取出来：

private void addMatchingMappings(Collection<T> mappings, List<Match> matches, HttpServletRequest request) {
		for (T mapping : mappings) {
			T match = getMatchingMapping(mapping, request);
			if (match != null) {
				matches.add(new Match(match, this.mappingRegistry.getMappings().get(mapping)));
			}
		}
	}

接下来是匹配合适的Handler最后将其返回。

由上述过程，可以总结一下HandlerMethod 定位过程:

HandlerMethod 集合查找 @RequestMapping 定义的 URI
返回 HandlerMethod

`HandlerMapping` 和 `HandlerAdapter` 区别

从DispatchServlet类的属性上我们看到，实际上1对多的关系有很多：
在这里插入图片描述
这里讲一下 HandlerMapping 和 HandlerAdapter 区别：
HandlerMapping 主要负责映射，通过一次 HTTP 请求找到对应（最佳匹配规则）的 HandlerMethod 以及多个 HandlerInterceptor ，而 HandlerInterceptor 也等同与 HandlerExecutionChain，看一下此类的基本属性：
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HandlerExecutionChain这熟悉的三件套和我们之前分析AbstractHandlerMapping不也是异曲同工么！

而 HandlerAdapter 主要负责 Handler 执行后处理，详细逻辑见org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#getHandler：

	@Nullable
	protected HandlerExecutionChain getHandler(HttpServletRequest request) throws Exception {
		if (this.handlerMappings != null) {
			for (HandlerMapping hm : this.handlerMappings) {
				if (logger.isTraceEnabled()) {
					logger.trace(
							"Testing handler map [" + hm + "] in DispatcherServlet with name '" + getServletName() + "'");
				}
				HandlerExecutionChain handler = hm.getHandler(request);
				if (handler != null) {
					return handler;
				}
			}
		}
		return null;
	}

HandlerMapping 的getHandler处理后返回HandlerExecutionChain。

HandlerInterceptor : 没有匹配请求，而MappedInterceptor : 能够匹配请求。

Spring MVC 2.5 之前面向接口编程

在老版本的页面渲染处理中， HTML页面渲染采用 JstlView， JSON渲染则采用 MappingJackson2JsonView。

并且我们看Controller 接口定义：

 public interface Controller {

 	ModelAndView handleRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception;
 
 }

其方法返回值 ModelAndView，方法参数 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse。

HandlerMapping 老实现：

Spring MVC 2.5+ 面向注解驱动编程

通常我们说 View 是来做页面渲染，同样的JstlView也是对其做的实现，但是，实际场景中。@Controller 处理方法可能不返回 ModelAndView，这种情况下怎么办呢？

这就是SpringMVC新版本提出的特性：就是通过 HandlerMethod 对于 ModelAndView 进行适配。

到了Spring Web MVC 2.5+ 以后，则引入了适配器（Adapter）与HandlerMethod的概念。前面我们也分析了HandlerMethod流转过程，那么HandlerMethod作为形参有什么样的优势呢？

HandlerMethod返回值：
- ModelAndView
- String
- ResponseEntity
- void
HandlerMethod参数：
- @RequestParam
- @RequestHeader
- @PathVariable
- @RequestBody
- Model
HandlerMapping 新实现：RequestMappingHandlerMapping

这些参数的扩展相对于老版本不是更加灵活了么！

理解 WebFlux 实现

`org.springframework.web.reactive.HandlerMapping`

对比参考 org.springframework.web.servlet.HandlerMapping

`org.springframework.web.reactive.HandlerAdapter`

对比参考 org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter

`org.springframework.web.reactive.DispatcherHandler`

对比参考 org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet

Java 微服务实现方案

Vert.x

Vert.x 入门以及与SpringBoot的一些联动

Spring Boot / Spring Cloud

https://spring.io/projects/spring-cloud

后记

更多架构知识，欢迎关注本套Java系列文章：Java架构师成长之路