06流式操作:如何使用Flux和Mono高效构建响应式数据流?
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在上一讲中,我为你介绍了 Reactor 响应式编程框架,该框架实现了响应式流规范。我们知道在响应式流规范中,存在代表发布者的 Publisher 接口,而 Reactor 提供了这一接口的两种实现,即 Flux 和 Mono,它们是我们利用 Reactor 框架进行响应式编程的基础组件。在引入 Flux 和 Mono 的概念之后,这一讲的内容将围绕如何创建这两个组件展开。
通过 Flux 对象创建响应式流
创建 Flux 的方式非常多,大体可以分成两大类,一类是基于各种工厂模式的静态创建方法,而另一类则采用编程的方式动态创建 Flux。相对而言,静态方法在使用上都比较简单,但不如动态方法来得灵活。我们来一起看一下。
通过静态方法创建 Flux
Reactor 中静态创建 Flux 的方法常见的包括 just()、range()、interval() 以及各种以 from- 为前缀的方法组等。同时,因为 Flux 可以代表 0 个数据,所以也有一些专门用于创建空序列的工具方法。
just() 方法
我已经在上一讲为你演示过 just() 方法,它可以指定序列中包含的全部元素,创建出来的 Flux 序列在发布这些元素之后会自动结束。一般情况下,在已知元素数量和内容时,使用 just() 方法是创建 Flux 的最简单直接的做法。使用 just() 方法创建 Flux 对象的示例代码如下所示。
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不难想象,执行以上代码,我们将在系统控制台中得到如下结果,该结果与我们的预想完全一致。
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这里我们对 Flux 执行了用于订阅的 subscribe() 方法,并通过使用 Lambda 表达式调用了 System.out.println() 方法,这意味着将结果打印到系统控制台。关于 subscribe() 方法以及对响应式流的订阅过程,我会在本讲后续内容中进一步说明。
fromXXX() 方法组
如果我们已经有了一个数组、一个 Iterable 对象或 Stream 对象,那么就可以通过 Flux 提供的 fromXXX() 方法组来从这些对象中自动创建 Flux,包括 fromArray()、fromIterable() 和 fromStream() 方法。
上一讲我们提到了 Flux.fromIterable() 方法,这里再给出一个使用 fromArray() 方法创建 Flux 对象的示例代码,如下所示。
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这段代码的执行结果就是在控制台中输出三行记录。
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range() 方法
如果你快速生成一个整数数据流,那么可以采用 range() 方法,该方法允许我们指定目标整数数据流的起始元素以及所包含的个数,序列中的所有对象类型都是 Integer,这在创建连续的年份信息或序号信息等场景下非常有用。使用 range() 方法创建 Flux 对象的示例代码如下所示。
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显然,这段代码会在控制台中打印出 5 行记录,从 2020 开始,到 2024 结束。
interval() 方法
在 Reactor 框架中,interval() 方法可以用来生成从 0 开始递增的 Long 对象的数据序列。通过 interval() 所具备的一组重载方法,我们可以分别指定这个数据序列中第一个元素发布之前的延迟时间,以及每个元素之间的时间间隔。interval() 方法相对复杂,我们先附上它的弹珠图,如下所示。
使用 interval() 方法创建 Flux 示意图(来自 Reactor 官网)
可以看到,上图中每个元素发布时相当于添加了一个定时器的效果。使用 interval() 方法的示例代码如下所示。
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这段代码的执行效果相当于在等待 2 秒钟之后,生成一个从 0 开始逐一递增的无界数据序列,每 200 毫秒推送一次数据。
empty()、error() 和 never()
根据上一讲介绍的 Reactor 异步序列的语义,我们可以分别使用 empty()、error() 和 never() 这三个方法类创建一些特殊的数据序列。其中,如果你希望创建一个只包含结束消息的空序列,那么可以使用 empty() 方法,使用示例如下所示。显然,这时候控制台应该没有任何的输出结果。
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然后,通过 error() 方法可以创建一个只包含错误消息的序列。如果你不希望所创建的序列不发出任何类似的消息通知,也可以使用 never() 方法实现这一目标。当然,这几个方法都比较少用,通常只用于调试和测试。
不难看出,静态创建 Flux 的方法简单直接,一般用于生成那些事先已经定义好的数据序列。而如果数据序列事先无法确定,或者生成过程中包含复杂的业务逻辑,那么就需要用到动态创建方法。
通过动态方法创建 Flux
动态创建 Flux 所采用的就是以编程的方式创建数据序列,最常用的就是 generate() 方法和 create() 方法。
generate() 方法
generate() 方法生成 Flux 序列依赖于 Reactor 所提供的 SynchronousSink 组件,定义如下。
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SynchronousSink 组件包括 next()、complete() 和 error() 这三个核心方法。从 SynchronousSink 组件的命名上就能知道它是一个同步的 Sink 组件,也就是说元素的生成过程是同步执行的。这里要注意的是 next() 方法只能最多被调用一次。使用 generate() 方法创建 Flux 的示例代码如下。
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运行该段代码,会在系统控制台上得到“Jianxiang”。我们在这里调用了一次 next() 方法,并通过 complete() 方法结束了这个数据流。如果不调用 complete() 方法,那么就会生成一个所有元素均为“Jianxiang”的无界数据流。
这个示例非常简单,但已经具备了动态创建一个 Flux 序列的能力。如果想要在序列生成过程中引入状态,那么可以使用如下所示的 generate() 方法重载。
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这里我们引入了一个代表中间状态的变量 i,然后根据 i 的值来判断是否终止序列。显然,以上代码的执行效果会在控制台中输入 1 到 5 这 5 个数字。
create()
create() 方法与 generate() 方法比较类似,但它使用的是一个 FluxSink 组件,定义如下。
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FluxSink 除了 next()、complete() 和 error() 这三个核心方法外,还定义了背压策略,并且可以在一次调用中产生多个元素。使用 create() 方法创建 Flux 的示例代码如下。
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运行该程序,我们会在系统控制台上得到从“jianxiang0”到“jianxiang4”的 5 个数据。通过 create() 方法创建 Flux 对象的方式非常灵活,在本专栏中会有多种场景用到这个方法。
以上就是通过Flux 对象创建响应式流的方法,此外,还可以通过 Mono 对象来创建响应式流,我们一起来看一下。
通过 Mono 对象创建响应式流
对于 Mono 而言,可以认为它是 Flux 的一种特例,所以很多创建 Flux 的方法同样适用。针对静态创建 Mono 的场景,前面给出的 just()、empty()、error() 和 never() 等方法同样适用。除了这些方法之外,比较常用的还有 justOrEmpty() 等方法。
justOrEmpty() 方法会先判断所传入的对象中是否包含值,只有在传入对象不为空时,Mono 序列才生成对应的元素,该方法示例代码如下。
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另一方面,如果要想动态创建 Mono,我们同样也可以通过 create() 方法并使用 MonoSink 组件,示例代码如下。
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订阅响应式流
介绍完如何创建响应式流,接下来就需要讨论如何订阅响应式流。想要订阅响应式流,就需要用到 subscribe() 方法。在前面的示例中我们已经演示了 subscribe 操作符的用法,知道可以通过 subscribe() 方法来添加相应的订阅逻辑。同时,在调用 subscribe() 方法时可以指定需要处理的消息通知类型。正如前面内容所看到的,Flux 和 Mono 提供了一批非常有用的 subscribe() 方法重载方法,大大简化了订阅的开发例程。这些重载方法包括如下几种。
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在“05 |顶级框架:Spring 为什么选择 Reactor 作为响应式编程框架”中我们提到 Reactor 中的消息通知类型有三种,即正常消息、错误消息和完成消息。显然,通过上述 subscribe() 重载方法,我们可以只处理其中包含的正常消息,也可以同时处理错误消息和完成消息。例如,下面这段代码示例展示了同时处理正常和错误消息的实现方法。
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以上代码的执行结果如下所示,我们得到了一个“jianxiang”,同时也获取了 IllegalStateException 这个异常。
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有时候我们不想直接抛出异常,而是希望采用一种容错策略来返回一个默认值,就可以采用如下方式。
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以上代码的执行结果如下所示,当产生异常时我们使用 onErrorReturn() 方法返回一个默认值“default”。
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另外一种容错策略是通过 switchOnError() 方法使用另外的流来产生元素,以下代码演示了这种策略,执行结果与上面的示例一致。
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我们可以充分利用 Lambda 表达式来使用 subscribe() 方法,例如下面这段代码。
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这段代码的执行效果如下所示,可以看到,我们分别对 onNext 通知和 onComplete 通知进行了处理。
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小结与预告
那么,这一讲就说到这里了。本讲为你介绍了如何创建 Flux 和 Mono 对象,以及如何订阅响应式流的系统方法。想要创建响应式流,可以利用 Reactor 框架所提供的各种工厂方法来达到静态创建的效果,同时也可以使用更加灵活的编程式方式来实现动态创建。而针对订阅过程,Reactor 框架也提供了一组面向不同场景的 subscribe 方法。
这里给你留一道思考题:在 Reactor 中,通过编程的方式动态创建 Flux 和 Mono 有哪些方法?
一旦我们创建了 Flux 和 Mono 对象,就可以使用操作符来操作这些对象从而实现复杂的数据流处理。下一讲,我们就要引入 Reactor 框架所提供的各种操作符来达成这一目标,到时候见。
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-– ### 精选评论 ##### *晨: > 老师,这种数据流和for循环有啥区别,适用场景在哪? ###### 讲师回复: > 这种是推-拉模式的集合,跟传统的拉模式有所不同,跟for循环没啥可比性
文章作者 anonymous
上次更新 2024-06-17