使用 Kotlin + WebFlux/RxJava 2 实现响应式以及尝试正式版本的协程

简介: 使用 Kotlin + WebFlux/RxJava 2 实现响应式以及尝试正式版本的协程

在前一篇文章《使用 Kotlin + Spring Boot 进行后端开发》中,曾介绍过尝试使用 Kotlin 来做后端开发。这一次,尝试 WebFlux 以及协程。


首先,在build.gradle中添加插件和依赖的库。

plugins {
    id 'java'
    id 'org.jetbrains.kotlin.jvm' version '1.3.10'
    id "org.jetbrains.kotlin.plugin.allopen" version "1.3.10"
}
ext {
    libraries = [
            rxjava                    : "2.2.2",
            logback                   : "1.2.3",
            spring_boot               : "2.1.0.RELEASE",
            kotlinx_coroutines_core   : "1.0.1"
    ]
}
group 'com.kotlin.tutorial'
version '1.0-SNAPSHOT'
sourceCompatibility = 1.8
def libs = rootProject.ext.libraries // 库
repositories {
    mavenCentral()
}
dependencies {
    compile "org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib-jdk8"
    compile "org.jetbrains.kotlin:kotlin-reflect:1.3.10"
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
    implementation "io.reactivex.rxjava2:rxjava:${libs.rxjava}"
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:${libs.kotlinx_coroutines_core}"
    implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-rx2:${libs.kotlinx_coroutines_core}"
    implementation "ch.qos.logback:logback-classic:${libs.logback}"
    implementation "ch.qos.logback:logback-core:${libs.logback}"
    implementation "ch.qos.logback:logback-access:${libs.logback}"
    implementation "org.springframework.boot:spring-boot-starter-web:${libs.spring_boot}"
    implementation "org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-mongodb-reactive:${libs.spring_boot}"
}
compileKotlin {
    kotlinOptions.jvmTarget = "1.8"
}
compileTestKotlin {
    kotlinOptions.jvmTarget = "1.8"
}


此次,使用了 allopen 插件。它是官方提供的插件详见:

https://kotlinlang.org/docs/reference/compiler-plugins.html


Kotlin 的类默认是final的,一般需要使用open关键字。使用了allopen插件就可以节省open关键字。值得注意的是,需要打开 Intellij 的 Enable annotation processing 选项。


这样,创建 SpringKotlinApplication 就不需要使用open

import org.springframework.boot.SpringApplication
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication
/**
 * Created by tony on 2018/11/13.
 */
@SpringBootApplication
class SpringKotlinApplication
fun main(args: Array<String>) {
    SpringApplication.run(SpringKotlinApplication::class.java, *args)
}


另外,不要忘记配置数据库的信息,例子采用的是 MongoDB。


WebFlux



WebFlux 是 Spring 5 新增的特性,相对于传统 MVC 的同步阻塞IO模型,它采用异步非阻塞的IO模型。


WebFlux 的 Flux 取自于 Reactor 中的类 Flux。Reactor 是 Spring 5 响应式开发的基础。


Reactor 是完全基于响应式流规范设计和实现的库,Flux 和 Mono 是 Reactor 中的两个基本概念。


Flux 类似 RxJava 的 Observable,它可以触发零到多个事件,并根据实际情况结束处理或触发错误。Mono 最多只触发一个事件,它跟 RxJava 的 Single 和 Maybe 类似,所以可以把 Mono 用于在异步任务完成时发出通知。


1.1 创建 Model


首先,创建几个 Model 类。


User 表示用户对象。

import org.springframework.data.annotation.Id
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
data class User(@Id val id: String? = null, val name: String, val age: Int, val address: Address) {
    constructor() : this(null, "", 0, Address())
    constructor(name: String, age: Int, address: Address) : this(null, name = name, age = age, address = address)
}


Address 记录用户的地址。

import org.springframework.data.annotation.Id
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
data class Address(@Id val id: String? = null, val number: Int, val street: String, val city: String) {
    constructor() : this(null, 0, "", "")
    constructor(number: Int, street: String, city: String) : this(null, number, street, city)
}


Audit 用于记录用户操作的时间。

import org.springframework.data.annotation.Id
import java.time.LocalDateTime
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
data class Audit(@Id val id: String? = null, val name: String, val eventDate: LocalDateTime) {
    constructor() : this(null, "",LocalDateTime.now())
    constructor(name: String, eventDate: LocalDateTime) : this(null, name, eventDate)
}


1.2 创建 Repository


创建 UserReactiveRepository 用于 User 对象的查询操作,它实现 ReactiveMongoRepository 接口。

import com.kotlin.tutorial.model.User
import org.springframework.data.mongodb.repository.ReactiveMongoRepository
import org.springframework.stereotype.Repository
import reactor.core.publisher.Flux
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
@Repository
interface UserReactiveRepository : ReactiveMongoRepository<User, String> {
    fun findUserByAge(age: Int): Flux<User>
    fun findUserByAddressCity(city: String): Flux<User>
    fun findUserByAgeAndAddressCity(age: Int, city: String): Flux<User>
}


创建 AuditRepository 用于查询用户最近一条的操作时间。

import com.kotlin.tutorial.model.Audit
import org.springframework.data.repository.CrudRepository
import org.springframework.stereotype.Repository
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
@Repository
interface AuditRepository: CrudRepository<Audit, String> {
    fun findFirstByNameOrderByEventDateDesc(name: String): Audit
}


1.3 创建 Service


创建 UserReactiveService,通过依赖注入了 userRepository、auditRepository。

import com.kotlin.tutorial.Utils.toLower
import com.kotlin.tutorial.model.Address
import com.kotlin.tutorial.model.Audit
import com.kotlin.tutorial.model.User
import com.kotlin.tutorial.repository.AuditRepository
import com.kotlin.tutorial.repository.UserReactiveRepository
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import org.springframework.stereotype.Component
import reactor.core.publisher.Flux
import java.time.LocalDateTime
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
@Component
class UserReactiveService {
    @Autowired
    lateinit var userRepository: UserReactiveRepository
    @Autowired
    lateinit var auditRepository: AuditRepository
    companion object {
        val cities = listOf("Shanghai", "Suzhou", "Hangzhou").toLower()
        val streets = listOf("renming road", "zhongshan road").toLower()
    }
    fun find(age: Int?, rawCity: String?): Flux<User> {
        val city = rawCity?.toLowerCase()
        return when {
            age is Int && city is String -> userRepository.findUserByAgeAndAddressCity(age, city)
            city is String -> userRepository.findUserByAddressCity(city)
            age is Int -> userRepository.findUserByAge(age)
            else -> userRepository.findAll()
        }
    }
    fun generateData(): Flux<User> {
        val list = listOf(20, 25, 33, 28, 34).map {
            val u = generate(it)
            auditRepository.save(Audit(u.name, LocalDateTime.now()))
            u
        }
        return userRepository.deleteAll().thenMany(userRepository.saveAll(list))
    }
    private fun generate(age: Int): User {
        val address = Address(age, streets[age % streets.size], cities[age % cities.size])
        return User("Tony$age", age, address)
    }
}


1.4 创建 Controller


创建 UserController 编写两个 reactive 的接口:

@RestController
@RequestMapping("/user")
class UserController {
    @Autowired
    lateinit var userReactiveService: UserReactiveService
    @GetMapping("/reactive/find")
    fun findByReactive(@RequestParam age: Int?, @RequestParam city: String?) = userReactiveService.find(age, city)
    @GetMapping("/reactive/generate")
    fun genDataByReactive() = userReactiveService.generateData()
    ......    
}


创建用户的方式:

curl http://localhost:8080/user/reactive/generate


基于城市查询用户的方式:

curl http://localhost:8080/user/reactive/find?city=suzhou


RxJava 2



RxJava 库是 JVM 上响应式编程的先驱,也是响应式流规范(Reactive Streams)的基础。


如果对 RxJava 2 不熟悉,也可以购买我的《RxJava 2.x 实战》


2.1 创建 Repository


创建 UserRxJavaRepository 功能跟 UserReactiveRepository 一样,只是多了一个 findUserByName() 方法。

import com.kotlin.tutorial.model.User
import io.reactivex.Flowable
import org.springframework.data.repository.reactive.RxJava2CrudRepository
import org.springframework.stereotype.Repository
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
@Repository
interface UserRxJavaRepository : RxJava2CrudRepository<User, String> {
    fun findUserByName(name: String): Flowable<User>
    fun findUserByAge(age: Int): Flowable<User>
    fun findUserByAddressCity(city: String): Flowable<User>
    fun findUserByAgeAndAddressCity(age: Int, city: String): Flowable<User>
}


2.2 创建 JavaService


创建 UserRxJavaService ,类似于 UserReactiveService。但是,多了两个方法:findByName()、login()。其中,调用 login() 会添加一条审计的记录。

import com.kotlin.tutorial.Utils.toLower
import com.kotlin.tutorial.model.Address
import com.kotlin.tutorial.model.Audit
import com.kotlin.tutorial.model.User
import com.kotlin.tutorial.repository.AuditRepository
import com.kotlin.tutorial.repository.UserRxJavaRepository
import io.reactivex.Flowable
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import org.springframework.stereotype.Component
import java.time.LocalDateTime
/**
 * Created by tony on 2018/11/22.
 */
@Component
class UserRxJavaService {
    @Autowired
    lateinit var userRepository: UserRxJavaRepository
    @Autowired
    lateinit var auditRepository: AuditRepository
    companion object {
        val cities = listOf("Shanghai", "Suzhou", "Hangzhou").toLower()
        val streets = listOf("renming road", "zhongshan road").toLower()
    }
    fun findByName(name: String): Flowable<User> = userRepository.findUserByName(name)
    fun find(age: Int?, rawCity: String?): Flowable<User> {
        val city = rawCity?.toLowerCase()
        return when {
            age is Int && city is String -> userRepository.findUserByAgeAndAddressCity(age, city)
            city is String -> userRepository.findUserByAddressCity(city)
            age is Int -> userRepository.findUserByAge(age)
            else -> userRepository.findAll()
        }
    }
    fun generateData(): Flowable<User> {
        val list = listOf(20, 25, 33, 28, 34).map {
            val u = generate(it)
            auditRepository.save(Audit(u.name, LocalDateTime.now()))
            u
        }
        return userRepository.deleteAll().andThen(userRepository.saveAll(list))
    }
    private fun generate(age: Int): User {
        val address = Address(age, streets[age % streets.size], cities[age % cities.size])
        return User("Tony$age", age, address)
    }
    fun login(name: String) =
            userRepository.findUserByName(name)
            .map {
                auditRepository.save(Audit(it.name, LocalDateTime.now()))
            }
}


2.3 创建 Controller


在原有的 UserController 中新增两个 rxjava 的接口:

@RestController
@RequestMapping("/user")
class UserController {
    @Autowired
    lateinit var userRxJavaService: UserRxJavaService
    @GetMapping("/rxjava/find")
    fun findByRx(@RequestParam age: Int?, @RequestParam city: String?) = userRxJavaService.find(age, city)
    @GetMapping("/rxjava/generate")
    fun genDateByRx() = userRxJavaService.generateData()
    ...... 
}


Kotlin 1.3 的 Coroutines



协程(coroutine)相比于线程更加轻量级,协程又称为微线程。线程和协程的一个显著区别是,线程的阻塞代价是昂贵的,而协程使用了更简单、代价更小的挂起(suspend)来代替阻塞。


Coroutines 是 Kotlin 1.1 增加的实验的功能,到 Kotlin 1.3 已经变成了正式的功能。


先在 UserController 创建一个模拟登陆的接口,访问该接口时会添加一条审计的记录

@GetMapping("/rxjava/login")
    fun mockLogin(@RequestParam username: String) = userRxJavaService.login(username)


然后尝试用传统的 blocking 方式来编写一个获取登陆信息的接口:

@GetMapping("/blocking/{username}")
    fun getNormalLoginMessage(@PathVariable username: String):String {
        val user = userService.findByName(username)
        val lastLoginTime = auditService.findByName(user.name).eventDate
        return "Hi ${user.name}, you have logged in since $lastLoginTime"
    }


再尝试用 RxJava 的方式来编写该接口:

@GetMapping("/rxjava/{username}")
    fun getRxLoginMessage(@PathVariable username: String)=
            userRxJavaService.findByName(username)
                    .map {
                        auditService.findByName(it.name).eventDate
                    }
                    .map {
                        "Hi ${username}, you have logged in since $it"
                    }


最后,使用 Coroutines 的方式来编写接口:

@GetMapping("/coroutine/{username}")
    fun getLoginMessage(@PathVariable username: String) = runBlocking {
        val user = userRxJavaService.findByName(username).awaitSingle()
        val lastLoginTime = GlobalScope.async {
            auditService.findByName(user.name).eventDate
        }.await()
        "Hi ${user.name}, you have logged in since $lastLoginTime"
    }


可以看到,使用协程的方式类似于传统的 blocking 的方式来编写代码。


image.png

模拟用户登陆.png


image.png

使用 Coroutines 的方式获取登陆信息.png


关于协程,更多可以参考之前写的 Coroutines 笔记:


Kotlin Coroutines 笔记 (一)Kotlin Coroutines 笔记 (二)


虽然 Kotlin 1.3 之后有些变动,但是大体是不变的。之后,也会整理更多 Kotlin Coroutines 笔记。


总结



响应式开发是未来的趋势,无论是服务端开发还是移动端开发,都会顺应这个趋势。


另外,Kotlin 1.3 之后的协程已经是正式版本,Kotlin 在语言级别上支持了协程,它是异步编程的另一个不错的选择。

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