响应式编程系列（一）Java 响应式编程总结

发表于 2020-08-01 更新于 2024-12-11

历史

响应式编程（Reactive Programming）概念最早于上世纪九十年代被提出，微软为 .NET 生态开发了 Reactive Extensions (Rx) 库用于支持响应式编程，后来 Netflix 开发了 RxJava，为 JVM 生态实现了响应式编程。随着时间的推移，2015 年 Reactive Stream（响应式流）规范诞生，为 JVM 上的响应式编程定义了一组接口和交互规则。RxJava 从 RxJava 2 开始实现 Reactive Stream 规范。同时 MongoDB、Reactor、Slick 等也相继实现了 Reactive Stream 规范。

Spring Framework 5 推出了响应式 Web 框架。

Java 9 引入了响应式编程的 API，将 Reactive Stream 规范定义的四个接口集成到了 java.util.concurrent.Flow 类中。Java 9 提供了 SubmissionPublisher 和 ConsumerSubscriber 两个默认实现。

+--------------------------+     +-------------+     +------------------+     +-------------------------------+
| Reactive Extensions (Rx) |     | RxJava 1.x  |     | Reactive Streams |     | RxJava 2                      |
| by Microsoft             +-----> by Netflix  +-----> Specification    +-----> (Supporting Reactive Streams) |
| for .NET                 |     | for Java 6+ |     | for JVM          |     | for Java 6+                   |
+--------------------------+     +-------------+     +------------------+     +-------------------------------+
                                                                                              |
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                     +-----------------------+     +--------------------+     +---------------v---------------+
                     | Java 9 Standard       |     | Spring Framework 5 |     | Project Reactor              |
                     | (JEP-266 by Doug Lea) <-----+ Reactive Stack     <-----+ (Supporting Reactive Streams) |
                     |                       |     |                    |     | for Java 8+                   |
                     +-----------------------+     +--------------------+     +-------------------------------+

定义

响应式编程（Reactive Programing）是一种基于数据流（data stream）和变化传递（propagation of change）的声明式（declarative）的编程范式。

设计思想

响应式编程范式通常在面向对象语言中作为观察者模式的扩展出现。可以将其与大家熟知的迭代器模式作对比，主要区别在于：

	迭代器（Iterator）	响应式流（Reactive Stream）
设计模式	迭代器模式	观察者模式
数据方向	拉模式（PULL）	推模式（PUSH）
获取数据	`T next()`	`onNext(T)`
处理完成	`hasNext()`	`onCompleted()`
异常处理	`throws Exception`	`onError(Exception)`

Java 8 引入了 Stream 用于流的操作，Java 9 引入的 Flow 也是数据流的操作。相比之下：

Stream 更侧重于流的过滤、映射、整合、收集，使用的是 PULL 模式。
而 Flow/RxJava/Reactor 更侧重于流的产生与消费，使用的是 PUSH 模式。

迭代器模式

参考《Iterator API 总结》

观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，允许你定义一种订阅机制，可在对象事件发生时主动通知多个 “观察” 该对象的其它对象。

Observer

在响应式流中，上述操作由 Publisher-Subscriber 负责。由 Publisher 生产新值并推送给 Subscriber，这个“推送”就是响应式的关键，亦即“变化传递（propagation of change）”。另外，应用于被推送值的操作（Operator）是“声明式”而不是“命令式”的：开发者表达的是计算逻辑，而不是描述其具体的控制流程。

流程如下：

1	onNext x 0..N [onError \| onComplete]

Reactive Streams 规范

依赖

Reactive Stream（响应式流）规范的 Maven 依赖如下：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.reactivestreams/reactive-streams -->
<dependency>
    <groupId>org.reactivestreams</groupId>
    <artifactId>reactive-streams</artifactId>
    <version>1.0.2</version>
</dependency>

核心接口

整个依赖包中，仅仅定义了四个核心接口：

org.reactivestreams.Subscription 接口定义了连接发布者和订阅者的方法；
org.reactivestreams.Publisher<T> 接口定义了发布者的方法；
org.reactivestreams.Subscriber<T> 接口定义了订阅者的方法；
org.reactivestreams.Processor<T,R> 接口定义了处理器；

org.reactivestreams

接口交互流程

简要交互如下：

process_ofreactive_stream

API 交互如下：

process_of_reactive_stream_2

参考

《Reactive Java Programming》

Reactive Streams 规范

ReactiveX 系列

http://reactivex.io/
https://github.com/ReactiveX
- RxJava、RxKotlin、RxSwift、RxAndroid、RxJS、RxPY、RxGo、…
  - 《Reactive Programming with RxJava》
  - 《如何选择操作符？ - RxSwift》

Reactor 框架

https://projectreactor.io/
实现 Reactive Streams 规范，并扩展大量特性

Spring

https://spring.io/reactive
Web on Reactive Stack - Spring
- 基于 Reactor 框架实现
- 默认基于 Netty 作为应用服务器
- 好处：能够以固定的线程来处理高并发（充分发挥机器的性能）
- 提供 API：
  - Spring WebFlux
  - WebClient
  - WebSockets
  - Testing
  - RSocket
  - Reactive Libraries

http://openjdk.java.net/jeps/266