精讲响应式webclient第1篇-响应式非阻塞IO与基础用法

笔者在之前已经写了一系列的关于RestTemplate的文章，如下：

• 精讲RestTemplate第1篇-在Spring或非Spring环境下如何使用
• 精讲RestTemplate第2篇-多种底层HTTP客户端类库的切换
• 精讲RestTemplate第3篇-GET请求使用方法详解
• 精讲RestTemplate第4篇-POST请求方法使用详解
• 精讲RestTemplate第5篇-DELETE、PUT等请求方法使用详解
• 精讲RestTemplate第6篇-文件上传下载与大文件流式下载
• 精讲RestTemplate第7篇-自定义请求失败异常处理
• 精讲RestTemplate第8篇-请求失败自动重试机制
• 精讲RestTemplate第9篇-如何通过HTTP Basic Auth认证
• 精讲RestTemplate第10篇-使用代理作为跳板发送请求

RestTemplate作为spring-web项目的一部分，在Spring 3.0版本开始被引入。根据Spring官方文档及源码中的介绍，RestTemplate在将来的版本中它可能会被弃用， 作为替代，Spring官方已在Spring 5中引入了WebClient作为非阻塞式Reactive HTTP客户端。

一、什么是响应式非阻塞IO

在开始为大家介绍webClient之前有必要为大家介绍一下响应式非阻塞IO与传统IO之前的区别。我们先留下一个问题：webClient发送与接收单个HTTP请求比RestTemplate更快么？答案是否定的。 看到这里有的同学已经蒙了，既然webClient没有更快，那官方为什么还推荐使用它？听我往下讲。

1.1.传统阻塞式IO模型

笔者用相对通俗的话为大家说明一下阻塞IO与非阻塞IO之间的区别。我们以软件开发团队的工作方式来做一个比喻。作为软件开发人员，我们肯定知道软件开发的基本流程：

• 项目立项与可行性研究
• 需求分析与设计
• 代码开发
• 迭代测试
• 上线及配置管理、运维

在以Spring MVC或者struct为代表的框架都是基于sevlet的，其底层IO模型是阻塞IO模型。这种模型就好像你是公司的一个开发人员，上面的所有的5项工作全都由你一个人完成。如果公司有10个人，最多就只能同时进行10个需求。客户需求增多了也没有办法，只能让他们等着。如下图：一个请求占用一个线程，当线程池内的线程都被占用后新来的请求就只能等待。

1.2.响应式IO模型

spring 社区为了解决Spring MVC的阻塞模型在高并发场景下的性能瓶颈的问题，推出了Spring WebFlux，WebFlux底层实现是久经考验的netty非阻塞IO通信框架。该框架的请求处理与线程交互关系图如下：

boosGroup用于Accetpt连接建立事件并分发请求， workerGroup用于处理I/O读写事件。netty我就不细说了，还是用通俗的方式给大家讲一下：如果通俗的将上图中的各个任务池、线程池的组合比做一个软件开发公司，那么:

• 项目立项及可研，由公司项目经理及顾问来完成
• 需求分析与设计，由产品经理和架构师来完成
• 代码研发，由项目经理带领开发人员来完成
• 迭代测试，由测试团队来完成
• 上线及配置管理、运维，可能由专门的devops团队来完成

这样一个公司内的所有人完成分工，就能在有限的资源的情况下,去接触更多的客户，谈更多的需求，合理的分配人力资源，达到并发处理能力最大化的极限水平。相比于一个员工从头到位的负责一个项目，它的组织性更强，分工更明确，合理的利用空闲资源，专业的人最专业的事。
这种人力资源的合理利用及组织方式和非阻塞IO模型有异曲同工之处，通过合理的将请求处理线程及任务进行分类，合理的利用系统的内存、CPU资源，达到单位时间内处理能力的最大化就是异步非阻塞IO的核心用意！ 回到上文给大家留下的问题，webClient处理单个HTTP请求的响应时长并不比RestTemplate更快，但是它处理并发的能力更强。所以响应式非阻塞IO模型的核心意义在于：提高了单位时间内有限资源下的服务请求的并发处理能力，而不是缩短了单个服务请求的响应时长。

二、WebClient 的优势

上文为大家介绍完IO模型之后，我想大家已经可以明白了。与RestTemplate相比，WebClient优势如下：

• 非阻塞响应式IO，单位时间内有限资源下支持更高的并发量
• 支持使用Java 8 lambda表达式函数
• 同时支持同步、异步与Streaming流式传输场景

三、项目引入WebClient

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

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

那么问题又来了，熟悉Spring 开发的朋友应该都知道。spring-boot-starter-webflux和spring-boot-starter-web代表的是两套技术栈

• spring-boot-starter-web可以实现目前比较成熟的基于servlet技术栈的Spring Boot应用
• spring-boot-starter-webflux可以实现的是底层基于netty的响应式编程的技术栈的Spring Boot应用

二者可以共存么？答案是：

• 作为服务端实现Spring Boot应用而言，二者在应用角度当然是不能共存的。截止20200820我写稿的时间，如果在一个项目里面将二者都引入了，开发服务端应用其实使用的还是spring-boot-starter-web的基于servlet的技术栈。
• 作为HTTP客户端而言，如果我们只是要使用WebClient。无论怎样，引入spring-boot-starter-webflux就对了。

四、WebClient 实例创建与基础用法

创建WebClient有如下三种方式，我们来一一为大家介绍。

• WebClient.create()
• WebClient.create(String baseUrl)：指定了baseUrl，使用该客户端发送请求都基于baseUrl
• WebClient.builder()返回一个WebClient.Builder，该对象可以做链式调用，传递更多的参数。

为了方便后续开发测试，首先介绍一个网站给大家。JSONPlaceholder是一个提供免费的在线REST API的网站，我们在开发时可以使用它提供的url地址测试下网络请求以及请求参数。或者当我们程序需要获取一些模拟数据、模拟图片时也可以使用它。

4.1. WebClient.create()

创建WebClient发送GET请求，接收String类型单个Mono对象（Mono英文：单声道、单体）。

public class SimpleTest {

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

    Mono<String> mono = webClient
            .get() // 发送GET 请求
            .uri("http://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1")  // 请求路径
            .retrieve()    // 获取响应结果
            .bodyToMono(String.class); //响应数据类型转换

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

mono.block()方法仍然是阻塞式的数据响应接收方式，响应式的编程方法我们后面文章会为大家介绍。

4.2.WebClient.create(String baseUrl)

上面使用create()无参方法，在指定请求uri时每次都要指定完整的HTTP服务路径，如"http://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1"。使用WebClient.create(String baseUrl)可以统一指定一个baseUrl，这样请求指定请求uri时，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")  // 请求路径,注意省略了baseurl部分
          .retrieve()
          .bodyToMono(String.class);

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

上面代码请求结果，和4.1结果是一样的

4.3.WebClient.builder()

使用builder()创建WebClient对象，可以一次性传递的参数内容就更加丰富了。cookies、headers等信息都可以使用builder来传递。
场景：比如你请求的服务端使用JWT token，每次请求都需要传递token。如果每次请求都单独去创建一个WebClient，然后指定Token，那就麻烦了。我们可以使用builder在WebClient实例化的时候，统一设置Token。

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

支持的可选配置如下：

• uriBuilderFactory: 自定义UriBuilderFactory灵活配置使用Url
• defaultHeader: 为HTTP请求设置Headers请求头
• defaultCookie: 为HTTP请求设置Cookies
• defaultRequest: 自定义Http Request
• filter: 为HTTP请求增加客户端过滤器
• exchangeStrategies: HTTP 读写信息自定义
• clientConnector: HTTP客户端连接器设置

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