深度長文解析SpringWebFlux響應(yīng)式框架15個核心組件源碼

Spring WebFlux 介紹

Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.0 版本引入的一個響應(yīng)式 Web 框架，它與 Spring MVC 并存，提供了一種全新的編程范式，支持異步非阻塞的 Web 應(yīng)用開發(fā)。WebFlux 完全基于響應(yīng)式編程模型，支持 Reactive Streams 規(guī)范，可以在諸如 Netty、Undertow 以及 Servlet 3.1+ 容器上運行。

WebFlux 的核心控制器是 DispatcherHandler，它類似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet，負(fù)責(zé)將請求分發(fā)給相應(yīng)的處理器。DispatcherHandler 通過查找 Spring 配置中的 HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 來處理請求。

在 WebFlux 中，F(xiàn)lux 和 Mono 是 Reactor 庫中的兩個基本概念，分別用于表示包含 0 到 N 個元素和 0 或 1 個元素的異步序列。Flux 可以用于表示一個包含多個響應(yīng)式元素的流，而 Mono 用于表示單個元素的響應(yīng)式流。

Spring WebFlux 支持多種編程模式，包括基于注解的控制器和函數(shù)式端點。開發(fā)者可以使用 @RestController 注解來創(chuàng)建響應(yīng)式控制器，并使用 @GetMapping、@PostMapping 等注解來處理 HTTP 請求。同時，WebFlux 也支持使用 WebClient 作為非阻塞的 HTTP 客戶端來與其它服務(wù)進(jìn)行通信。

WebFlux 的并發(fā)模型與傳統(tǒng)的 Spring MVC 有顯著不同。它利用了少量的線程來處理大量的并發(fā)請求，這得益于其非阻塞的特性。當(dāng)運行在 Netty 服務(wù)器上時，WebFlux 使用事件循環(huán)線程來處理請求，避免了傳統(tǒng) Servlet 容器中每個請求都需要一個線程的模型。

Spring WebFlux 的適用場景主要是 IO 密集型的應(yīng)用，例如微服務(wù)網(wǎng)關(guān)，它可以顯著提升對下游服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)的吞吐量
。然而，如果現(xiàn)有的 Spring MVC 應(yīng)用能夠滿足性能需求，并且項目中使用了許多基于 Servlet 線程模型的庫，那么可能沒有必要遷移到 WebFlux。

源碼層面，Spring WebFlux 的請求處理流程涉及到多個組件，包括 Netty 服務(wù)器的初始化、請求的接收、DispatcherHandler 的請求分發(fā)，以及最終的請求處理和響應(yīng)。在 Netty 服務(wù)器中，請求處理涉及到 ChannelHandler，ConnectionObserver，以及 HttpHandler 等多個組件。這些組件協(xié)同工作，實現(xiàn)了 WebFlux 的非阻塞和響應(yīng)式特性。

Spring WebFlux 都有哪些核心組件

Spring WebFlux 包含多個核心組件，它們共同構(gòu)成了完整的響應(yīng)式 Web 應(yīng)用框架。下面是一些主要的核心組件：

1. DispatcherHandler：這是 WebFlux 的中央調(diào)度器，類似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet。它負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和調(diào)度 HTTP 請求處理器（handlers），并處理請求映射、調(diào)用和結(jié)果處理。

2. HandlerMapping：這個接口用于將請求映射到對應(yīng)的處理器（handler）。它在應(yīng)用程序上下文中被檢測到，并用于確定請求應(yīng)該由哪個處理器處理。

3. HandlerAdapter：這個接口幫助 DispatcherHandler 調(diào)用任何類型的處理器，而不需要關(guān)心具體的調(diào)用方式。它為不同的處理器提供了調(diào)用策略。

4. HandlerResultHandler：這個接口處理處理器調(diào)用后的結(jié)果，并生成最終的響應(yīng)。它負(fù)責(zé)將處理器的結(jié)果轉(zhuǎn)換為客戶端可以接收的格式。

5. WebFilter：WebFilter 接口定義了一組過濾器，這些過濾器可以對請求和響應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理和后處理。

6. ServerWebExchange：這個類封裝了 HTTP 請求和響應(yīng)的所有信息，例如請求頭、請求體、URI、參數(shù)等。

7. ServerHttpRequest 和 ServerHttpResponse：這兩個類分別代表服務(wù)器接收的 HTTP 請求和發(fā)送的 HTTP 響應(yīng)。

8. WebSession：用于管理特定客戶端的會話信息。

9. Reactive Streams：WebFlux 基于 Reactive Streams 規(guī)范，使用非阻塞背壓機(jī)制來處理數(shù)據(jù)流。

10. Reactor 庫：作為 Spring 5 的反應(yīng)式編程基礎(chǔ)，Reactor 提供了非阻塞的編程模型和工具，包括 Flux 和 Mono 等反應(yīng)式類型。

11. WebClient：這是 Spring 5 中引入的非阻塞、支持響應(yīng)式流的 HTTP 客戶端，用于與其它服務(wù)進(jìn)行通信。

12. Spring Data Reactive：提供對響應(yīng)式數(shù)據(jù)訪問的支持，例如 Reactive Repositories。

13. Spring Security Reactive：提供對響應(yīng)式安全訪問控制的支持。

14. HttpHandler：定義了最低級別的反應(yīng)式 HTTP 請求處理合同，作為不同運行時之間的共同基礎(chǔ)。

15. ContextPathCompositeHandler：允許在不同的上下文路徑上注冊多個應(yīng)用程序。

這些組件共同工作，為開發(fā)人員提供了一個強(qiáng)大且靈活的響應(yīng)式 Web 應(yīng)用開發(fā)平臺。通過這些組件，開發(fā)者可以構(gòu)建出能夠高效處理大量并發(fā)請求的應(yīng)用程序。下面針對這些組件，V 哥將一一詳細(xì)介紹核心源碼的實現(xiàn)過程，幫助兄弟們徹底理解。

1. DispatcherHandler

DispatcherHandler 是 Spring WebFlux 的核心組件，它的作用類似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet。它負(fù)責(zé)將傳入的 HTTP 請求分發(fā)給相應(yīng)的處理器（handler），并處理請求的映射、調(diào)用和結(jié)果處理。以下是對 DispatcherHandler 組件源碼實現(xiàn)邏輯和步驟的詳細(xì)分析：

初始化過程

• ApplicationContextAware 實現(xiàn)：DispatcherHandler 實現(xiàn)了 ApplicationContextAware 接口，這意味著它可以訪問到 Spring 應(yīng)用上下文中的 Bean。

• HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 的初始化：DispatcherHandler 在初始化時會查找 Spring 應(yīng)用上下文中所有的 HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 并初始化它們。

    protected void initStrategies(ApplicationContext context) {
        // ... 省略部分代碼 ...
        this.handlerMappings = ...;
        this.handlerAdapters = ...;
        this.resultHandlers = ...;
    }

請求處理過程

• 獲取 HandlerMappings：DispatcherHandler 會通過 handlerMappings 來查找能夠處理當(dāng)前請求的 HandlerMapping。

• 映射請求到 Handler：使用找到的 HandlerMapping 將請求映射到具體的處理器（可能是一個 @Controller 方法或者一個 RouterFunction）。

• 調(diào)用 Handler：一旦找到處理器，DispatcherHandler 會使用適當(dāng)?shù)?HandlerAdapter 來調(diào)用處理器。

• 處理結(jié)果：處理器的執(zhí)行結(jié)果會被 HandlerResultHandler 處理，生成響應(yīng)。

核心方法：handle

DispatcherHandler 的核心方法是 handle，它定義了請求處理的流程：

public Mono handle(ServerWebExchange exchange) {
    // 檢查是否初始化了 handlerMappings
    if (this.handlerMappings == null) {
        return createNotFoundError();
    }
    // 使用 handlerMappings 來查找 handler
    return Flux.fromIterable(this.handlerMappings)
            .concatMap(mapping -> mapping.getHandler(exchange))
            .next() // 獲取第一個 handler
            .switchIfEmpty(createNotFoundError()) // 如果沒有找到 handler，返回錯誤
            .flatMap(handler -> invokeHandler(exchange, handler)) // 調(diào)用 handler
            .flatMap(result -> handleResult(exchange, result)); // 處理結(jié)果
}

錯誤處理

• createNotFoundError：如果沒有找到合適的處理器，DispatcherHandler 會創(chuàng)建一個表示 "Not Found" 的響應(yīng)。

其他組件的協(xié)同工作

• HandlerMapping：負(fù)責(zé)將請求 URL 映射到具體的處理器。
• HandlerAdapter：負(fù)責(zé)調(diào)用具體的處理器，Spring WebFlux 支持多種類型的處理器，HandlerAdapter 使得 DispatcherHandler 無需關(guān)心具體的調(diào)用細(xì)節(jié)。
• HandlerResultHandler：負(fù)責(zé)處理處理器的返回值，并將其轉(zhuǎn)換為 HTTP 響應(yīng)。

DispatcherHandler 的設(shè)計使得它非常靈活，可以很容易地擴(kuò)展新的 HandlerMapping、HandlerAdapter 或 HandlerResultHandler 來支持不同的處理器類型和返回類型。

以上就是 DispatcherHandler 組件的源碼實現(xiàn)邏輯和步驟的分析。通過這種方式，Spring WebFlux 能夠以非阻塞的方式處理 Web 請求，提高應(yīng)用的性能和可伸縮性。

2. HandlerMapping

HandlerMapping 是 Spring WebFlux 中的一個接口，它定義了將請求映射到處理器（handler）的邏輯。HandlerMapping 的實現(xiàn)類負(fù)責(zé)根據(jù)請求的類型、URL 模式等信息來確定哪個具體的處理器應(yīng)該處理當(dāng)前的請求。以下是對 HandlerMapping 組件的源碼實現(xiàn)邏輯和步驟的詳細(xì)分析：

HandlerMapping 接口定義

HandlerMapping 接口定義了以下關(guān)鍵方法：

public interface HandlerMapping {
    Mono