精講響應式webclient第1篇-響應式非阻塞IO與基礎用法

筆者在之前已經寫了一系列的關於RestTemplate的文章，如下：

• 精講RestTemplate第1篇-在Spring或非Spring環境下如何使用
• 精講RestTemplate第2篇-多種底層HTTP客戶端類庫的切換
• 精講RestTemplate第3篇-GET請求使用方法詳解
• 精講RestTemplate第4篇-POST請求方法使用詳解
• 精講RestTemplate第5篇-DELETE、PUT等請求方法使用詳解
• 精講RestTemplate第6篇-文件上傳下載與大文件流式下載
• 精講RestTemplate第7篇-自定義請求失敗異常處理
• 精講RestTemplate第8篇-請求失敗自動重試機制
• 精講RestTemplate第9篇-如何通過HTTP Basic Auth認證
• 精講RestTemplate第10篇-使用代理作為跳板發送請求

RestTemplate作為spring-web項目的一部分，在Spring 3.0版本開始被引入。根據Spring官方文檔及源碼中的介紹，RestTemplate在將來的版本中它可能會被棄用， 作為替代，Spring官方已在Spring 5中引入了WebClient作為非阻塞式Reactive HTTP客戶端。

一、什么是響應式非阻塞IO

在開始為大家介紹webClient之前有必要為大家介紹一下響應式非阻塞IO與傳統IO之前的區別。我們先留下一個問題：webClient發送與接收單個HTTP請求比RestTemplate更快么？答案是否定的。 看到這里有的同學已經蒙了，既然webClient沒有更快，那官方為什么還推薦使用它？聽我往下講。

1.1.傳統阻塞式IO模型

筆者用相對通俗的話為大家說明一下阻塞IO與非阻塞IO之間的區別。我們以軟件開發團隊的工作方式來做一個比喻。作為軟件開發人員，我們肯定知道軟件開發的基本流程：

• 項目立項與可行性研究
• 需求分析與設計
• 代碼開發
• 迭代測試
• 上線及配置管理、運維

在以Spring MVC或者struct為代表的框架都是基於sevlet的，其底層IO模型是阻塞IO模型。這種模型就好像你是公司的一個開發人員，上面的所有的5項工作全都由你一個人完成。如果公司有10個人，最多就只能同時進行10個需求。客戶需求增多了也沒有辦法，只能讓他們等着。如下圖：一個請求占用一個線程，當線程池內的線程都被占用后新來的請求就只能等待。

1.2.響應式IO模型

spring 社區為了解決Spring MVC的阻塞模型在高並發場景下的性能瓶頸的問題，推出了Spring WebFlux，WebFlux底層實現是久經考驗的netty非阻塞IO通信框架。該框架的請求處理與線程交互關系圖如下：

boosGroup用於Accetpt連接建立事件並分發請求， workerGroup用於處理I/O讀寫事件。netty我就不細說了，還是用通俗的方式給大家講一下：如果通俗的將上圖中的各個任務池、線程池的組合比做一個軟件開發公司，那么:

• 項目立項及可研，由公司項目經理及顧問來完成
• 需求分析與設計，由產品經理和架構師來完成
• 代碼研發，由項目經理帶領開發人員來完成
• 迭代測試，由測試團隊來完成
• 上線及配置管理、運維，可能由專門的devops團隊來完成

這樣一個公司內的所有人完成分工，就能在有限的資源的情況下,去接觸更多的客戶，談更多的需求，合理的分配人力資源，達到並發處理能力最大化的極限水平。相比於一個員工從頭到位的負責一個項目，它的組織性更強，分工更明確，合理的利用空閑資源，專業的人最專業的事。
這種人力資源的合理利用及組織方式和非阻塞IO模型有異曲同工之處，通過合理的將請求處理線程及任務進行分類，合理的利用系統的內存、CPU資源，達到單位時間內處理能力的最大化就是異步非阻塞IO的核心用意！ 回到上文給大家留下的問題，webClient處理單個HTTP請求的響應時長並不比RestTemplate更快，但是它處理並發的能力更強。所以響應式非阻塞IO模型的核心意義在於：提高了單位時間內有限資源下的服務請求的並發處理能力，而不是縮短了單個服務請求的響應時長。

二、WebClient 的優勢

上文為大家介紹完IO模型之后，我想大家已經可以明白了。與RestTemplate相比，WebClient優勢如下：

• 非阻塞響應式IO，單位時間內有限資源下支持更高的並發量
• 支持使用Java 8 lambda表達式函數
• 同時支持同步、異步與Streaming流式傳輸場景

三、項目引入WebClient

使用WebClient需要引入如下的Jar（可以在包含spring-boot-starter-web的Spring Boot項目中引入）

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
</dependency>

那么問題又來了，熟悉Spring 開發的朋友應該都知道。spring-boot-starter-webflux和spring-boot-starter-web代表的是兩套技術棧

• spring-boot-starter-web可以實現目前比較成熟的基於servlet技術棧的Spring Boot應用
• spring-boot-starter-webflux可以實現的是底層基於netty的響應式編程的技術棧的Spring Boot應用

二者可以共存么？答案是：

• 作為服務端實現Spring Boot應用而言，二者在應用角度當然是不能共存的。截止20200820我寫稿的時間，如果在一個項目里面將二者都引入了，開發服務端應用其實使用的還是spring-boot-starter-web的基於servlet的技術棧。
• 作為HTTP客戶端而言，如果我們只是要使用WebClient。無論怎樣，引入spring-boot-starter-webflux就對了。

四、WebClient 實例創建與基礎用法

創建WebClient有如下三種方式，我們來一一為大家介紹。

• WebClient.create()
• WebClient.create(String baseUrl)：指定了baseUrl，使用該客戶端發送請求都基於baseUrl
• WebClient.builder()返回一個WebClient.Builder，該對象可以做鏈式調用，傳遞更多的參數。

為了方便后續開發測試，首先介紹一個網站給大家。JSONPlaceholder是一個提供免費的在線REST API的網站，我們在開發時可以使用它提供的url地址測試下網絡請求以及請求參數。或者當我們程序需要獲取一些模擬數據、模擬圖片時也可以使用它。

4.1. WebClient.create()

創建WebClient發送GET請求，接收String類型單個Mono對象（Mono英文：單聲道、單體）。

public class SimpleTest {

  @Test
  void testSimple()  {
    WebClient webClient = WebClient.create();

    Mono<String> mono = webClient
            .get() // 發送GET 請求
            .uri("http://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1")  // 請求路徑
            .retrieve()    // 獲取響應結果
            .bodyToMono(String.class); //響應數據類型轉換

    System.out.println("=====" + mono.block());  
  }
}

mono.block()方法仍然是阻塞式的數據響應接收方式，響應式的編程方法我們后面文章會為大家介紹。

4.2.WebClient.create(String baseUrl)

上面使用create()無參方法，在指定請求uri時每次都要指定完整的HTTP服務路徑，如"http://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1"。使用WebClient.create(String baseUrl)可以統一指定一個baseUrl，這樣請求指定請求uri時，可以省略baseUrl部分，如"/posts/1"。

private WebClient webClient = WebClient.create("http://jsonplaceholder.typicode.com");

@Test
void testBaseUrl(){

  Mono<String> mono = webClient
          .get()
          .uri("/posts/1")  // 請求路徑,注意省略了baseurl部分
          .retrieve()
          .bodyToMono(String.class);

  System.out.println("=====" + mono.block());
}

上面代碼請求結果，和4.1結果是一樣的

4.3.WebClient.builder()

使用builder()創建WebClient對象，可以一次性傳遞的參數內容就更加豐富了。cookies、headers等信息都可以使用builder來傳遞。
場景：比如你請求的服務端使用JWT token，每次請求都需要傳遞token。如果每次請求都單獨去創建一個WebClient，然后指定Token，那就麻煩了。我們可以使用builder在WebClient實例化的時候，統一設置Token。

private WebClient webClient = WebClient
        .builder()
        .defaultHeader("JWT-Token", "xxxyyy3fsfsfsff-fjdskfa")
        .build();

支持的可選配置如下：

• uriBuilderFactory: 自定義UriBuilderFactory靈活配置使用Url
• defaultHeader: 為HTTP請求設置Headers請求頭
• defaultCookie: 為HTTP請求設置Cookies
• defaultRequest: 自定義Http Request
• filter: 為HTTP請求增加客戶端過濾器
• exchangeStrategies: HTTP 讀寫信息自定義
• clientConnector: HTTP客戶端連接器設置

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