SpringWebFlux核心组件详解

环境：Springboot2.4.12

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概述

spring-web模块包含了对响应式web应用程序的以下基本支持：

  • 对于服务器请求处理，有两个级别的支持。
  1. HttpHandler：处理HTTP请求的基本协议，包括非阻塞I/O和响应式流背压，以及Reactor Netty、Undertow、Tomcat、Jetty和任何Servlet 3.1+容器的适配器。
  2. WebHandler API：稍微高级一点的，用于处理请求的通用web API，在此基础上构建具体的编程模型，如带注释的控制器和函数式端点。
  • 对于客户端，有一个基本的ClientHttpConnector契约来执行HTTP请求，包括非阻塞I/O和响应式流回压，以及Reactor Netty, Reactive Jetty HttpClient和Apache HttpComponents的适配器。应用程序中使用的高级web客户端构建在这个基本契约之上。
  • 对于客户端和服务器，用于HTTP请求和响应内容的序列化和反序列化的编解码器。

HttpHandler

HttpHandler是一个简单的协议，只有一个方法来处理请求和响应。它故意最小化，其主要和唯一的目的是在不同的HTTP服务器api上提供最小的抽象。

支持的服务器api如下表所示：

服务器

服务的API

反应式流支持

Netty

Netty API

Reactor Netty

Undertow

Undertow API

spring-web: Undertow到Reactive Streams桥接

Tomcat

Servlet 3.1 non-blocking I/O; Tomcat API to read and write ByteBuffers vs byte[]

spring-web:Servlet 3.1非阻塞 I/O到Reactive Streams桥接

Jetty

Servlet 3.1 non-blocking I/O; Jetty API to write ByteBuffers vs byte[]

spring-web:Servlet 3.1非阻塞 I/O到Reactive Streams桥接

Servlet 3.1 container

Servlet 3.1 non-blocking I/O

spring-web: Servlet 3.1非阻塞 I/O到Reactive Streams桥接

下表描述了服务器依赖关系：

服务器

Group id

Artifact name

Reactor Netty

io.projectreactor.netty

reactor-netty

Undertow

io.undertow

undertow-core

Tomcat

org.apache.tomcat.embed

tomcat-embed-core

Jetty

org.eclipse.jetty

jetty-server, jetty-servlet

下面的代码片段显示了在每个服务器API中使用HttpHandler适配器：

  • Reactor Netty
HttpHandler handler = WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(this.applicationContext).build();
ReactorHttpHandlerAdapter adapter = new ReactorHttpHandlerAdapter(handler);
HttpServer.create().host(host).port(port).handle(adapter).bind().block();
  • Undertow
HttpHandler handler = WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(this.applicationContext).build();
UndertowHttpHandlerAdapter adapter = new UndertowHttpHandlerAdapter(handler);
Undertow server = Undertow.builder().addHttpListener(port, host).setHandler(adapter).build();
server.start();
  • Tomcat
HttpHandler handler = WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(this.applicationContext).build();
Servlet servlet = new TomcatHttpHandlerAdapter(handler);


Tomcat server = new Tomcat();
File base = new File(System.getProperty("java.io.tmpdir"));
Context rootContext = server.addContext("", base.getAbsolutePath());
Tomcat.addServlet(rootContext, "main", servlet);
rootContext.addServletMappingDecoded("/", "main");
server.setHost(host);
server.setPort(port);
server.start();
  • Jetty
HttpHandler handler = WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(this.applicationContext).build();
Servlet servlet = new JettyHttpHandlerAdapter(handler);


Server server = new Server();
ServletContextHandler contextHandler = new ServletContextHandler(server, "");
contextHandler.addServlet(new ServletHolder(servlet), "/");
contextHandler.start();


ServerConnector connector = new ServerConnector(server);
connector.setHost(host);
connector.setPort(port);
server.addConnector(connector);
server.start();
  • Servlet 3.1+ Container

要将war部署到任何Servlet 3.1+容器，你可以扩展并在war中包含
AbstractReactiveWebInitializer。这个类用ServletHttpHandlerAdapter封装了一个HttpHandler，并将其注册为Servlet。

部分源码：​

public abstract class AbstractReactiveWebInitializer implements WebApplicationInitializer {
  public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
    String servletName = getServletName();
    ApplicationContext applicationContext = createApplicationContext();
    refreshApplicationContext(applicationContext);
    registerCloseListener(servletContext, applicationContext);


    // 与上面的服务器一样通过WebHttpHandlerBuilder构建HttpHandler对象
    HttpHandler httpHandler = WebHttpHandlerBuilder.applicationContext(applicationContext).build();
    // 该类实现了javax.servlet.Servlet接口
    ServletHttpHandlerAdapter servlet = new ServletHttpHandlerAdapter(httpHandler);


    ServletRegistration.Dynamic registration = servletContext.addServlet(servletName, servlet);
    registration.setLoadOnStartup(1);
    registration.addMapping(getServletMapping());
    registration.setAsyncSupported(true);
  }  
}

WebHandler

org.springframework.web.server包构建在HttpHandler契约之上，为通过多个WebExceptionHandler、多个WebFilter和单个WebHandler组件的链处理请求提供通用的web API。只需指向自动检测组件的Spring ApplicationContext，或者向构建器注册组件，就可以将该链与WebHttpHandlerBuilder组合在一起。

HttpHandler的目标很简单，就是抽象出不同的HTTP服务器，而WebHandler API的目标是提供web应用中常用的更广泛的功能，例如:

  • 具有属性的用户会话
  • 请求属性
  • 已解析请求的区域设置或主体
  • 访问已解析和缓存的表单数据
  • 多部分数据的摘要。
  • 等等

特殊bean类型

下表列出了WebHttpHandlerBuilder可以在Spring ApplicationContext中自动检测或直接注册的组件:

Bean name

Bean type

Count

Description

WebExceptionHandler

0..N

为来自WebFilter实例链和目标WebHandler的异常提供处理。

WebFilter

0..N

在过滤器链的其余部分和目标WebHandler的前后应用拦截样式逻辑。

webHandler

WebHandler

1

请求处理程序。

webSessionManager

WebSessionManager

0..1

通过ServerWebExchange上的方法公开的WebSession实例管理器。默认为DefaultWebSessionManager。

serverCodecConfigurer

ServerCodecConfigurer

0..1

用于访问HttpMessageReader实例，解析表单数据和multipart数据，然后通过ServerWebExchange上的方法公开这些数据。默认情况下是servercodecconfiguration.create()。

localeContextResolver

LocaleContextResolver

0..1

LocaleContext的解析器通过ServerWebExchange上的方法公开。默认为AcceptHeaderLocaleContextResolver。

forwardedHeaderTransformer

ForwardedHeaderTransformer

0..1

对于处理转发的类型头，可以提取并删除它们，也可以只删除它们。默认不使用。

Form Data

ServerWebExchange公开了以下访问表单数据的方法:

Mono> getFormData();

DefaultServerWebExchange使用配置的HttpMessageReader将表单数据(
application/x-www-form-urlencoded)解析为MultiValueMap。默认情况下，FormHttpMessageReader被配置为由ServerCodecConfigurer bean使用。

Multipart Data

ServerWebExchange公开了以下访问多部分数据的方法:

Mono> getMultipartData();

DefaultServerWebExchange使用配置的HttpMessageReader>来将multipart/form-data内容解析为MultiValueMap。默认情况下，这是DefaultPartHttpMessageReader，它没有任何第三方依赖。另外，还可以使用基于Synchronoss nio Multipart库的SynchronossPartHttpMessageReader。两者都是通过ServerCodecConfigurer bean进行配置的。

要以流式方式解析多部分数据，你可以使用HttpMessageReader返回的` Flux `。例如，在带注释的控制器中，使用@RequestPart意味着通过名称访问各个部分，就像map一样，因此需要完整解析多个部分的数据。相比之下，可以使用@RequestBody将内容解码到Flux，而无需收集到MultiValueMap。

Filters

在WebHandler API中，你可以使用WebFilter在过滤器和目标WebHandler处理链的其余部分之前和之后应用拦截风格的逻辑。当使用WebFlux配置时，注册WebFilter就像把它声明为Spring bean一样简单，并且(可选地)通过在bean声明上使用@Order或实现Ordered来表示优先级。

Exceptions

在WebHandler API中，可以使用WebExceptionHandler来处理来自WebFilter实例链和目标WebHandler的异常。当使用WebFlux配置时，注册WebExceptionHandler就像声明它为Spring bean一样简单，并且(可选)通过在bean声明上使用@Order或实现Ordered来表示优先级。

下表描述了可用的WebExceptionHandler实现：

Exception Handler

Description

ResponseStatusExceptionHandler

通过将响应设置为异常的HTTP状态码，提供对ResponseStatusException类型异常的处理。

WebFluxResponseStatusExceptionHandler

扩展了ResponseStatusExceptionHandler，它还可以确定任何异常的@ResponseStatus注解的HTTP状态码。

这个处理程序是在WebFlux配置中声明的。

Codecs

spring-web和spring-core模块通过非阻塞I/O提供响应式流回压，支持序列化和反序列化与高层对象之间的字节内容。下面介绍这种支持：

  • Encoder与Decoder是底层协议，独立于HTTP对内容进行编码和解码。
  • HttpMessageReader和HttpMessageWriter是编码和解码HTTP消息内容的协议。
  • Encoder可以使用EncoderHttpMessageWriter包装，以适应在web应用程序中使用，而 Decoder可以使用DecoderHttpMessageReader包装。
  • DataBuffer抽象了不同的字节缓冲区表示形式(例如Netty ByteBuf、java.nio。ByteBuffer等)，也是所有编解码器都能处理的。

spring-core模块提供了byte[]、ByteBuffer、DataBuffer、Resource和String编码器和解码器的实现。spring-web模块提供了Jackson JSON、Jackson Smile、JAXB2、Protocol buffer和其他Encoder和Decoder，以及针对表单数据、多部分内容、服务器发送事件等只支持web的HTTP消息阅读器和writer实现。

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