Project Reactor作为响应式编程范式的核心实现框架,严格遵循Reactive Streams规范体系,其架构设计完整包含了规范定义的四个核心组件:Publisher(数据源)、Subscriber(订阅者)、Subscription(订阅关系)和Processor(处理节点)。在该框架中,Flux和Mono不仅实现了Publisher接口的标准语义,更构建了完整的响应式数据流处理范式:通过订阅关系建立生产-消费通道,基于事件驱动机制实现非阻塞式数据推送,同时通过背压(backpressure)协议保障系统的弹性通信。
基本流程
从整体上理解 Project Reactor 的工作原理,能够帮助我们更清晰地掌握其中的各种概念和操作,避免迷失方向。实际上,从大局来看,整个 Reactor 就是基于订阅-发布模式的。Flux 和 Mono 作为系统中默认的 Publisher,简化了我们自定义 Publisher 的工作。Flux 和 Mono 集成了大量的操作符,这些操作符的存在减少了我们自定义 Subscriber 和 Processor 的需求。通过这些操作符的组合,我们可以直接对数据源和元素进行操作,而无需自己编写额外的 Processor 和 Subscriber。除非在特殊情况下,否则不建议主动去自定义 Subscriber 和 Processor。
创建数据源(Flux,Mono)->转换和处理数据(map,filter...)->subscribe订阅数据源
一、响应式数据源:
1.1 Flux与Mono
作为Project Reactor的核心发布者,Flux和Mono的主要区别如下:
-
Flux代表0-N个元素的异步序列
-
Mono表示0-1个结果的异步操作
// 创建Flux
Flux.just("1", "2", "3").subscribe(System.out::println);// 创建Mono
Mono.just("a").subscribe(System.out::println);
1.2 数据源类型
了解了Flux和Mono之后,我们知道了如何简单的创建数据源,其中Flux和Mono也给我们提供了非常多的创建数据源的方式,大概分为以下几类。
- 空数据源: 用于表示无数据的完成信号(如删除操作的结果)。
- 动态生成:
Mono.create
和Flux.generate
/Flux.create
允许手动控制元素发射(同步或异步)。 - 异步数据源: 从
Future
、Callable
或Supplier
中获取数据,支持非阻塞操作。 - 时间驱动:
Mono.delay
延迟发射,Flux.interval
周期性发射递增数值。 - 合并/组合:
zip
严格对齐元素,merge
无序合并,concat
顺序连接。 - 背压适配: 通过
FluxSink
或MonoSink
手动控制背压和元素发射。
Mono 和 Flux 数据源创建方式分类总结
类别 | 描述 | Mono 方法示例 | Flux 方法示例 |
---|---|---|---|
空数据源 | 创建不发射任何元素的数据流。 | Mono.empty() |
Flux.empty() |
单个元素 | 发射单个静态值或对象。 | Mono.just(T) |
Flux.just(T...) |
多个元素 | 发射多个静态值或对象(仅 Flux 支持)。 |
N/A |
Flux.just(T1, T2...) |
集合/数组 | 从集合或数组生成元素。 | N/A |
Flux.fromIterable(List<T>) Flux.fromArray(T[]) |
流(Stream) | 从 Java Stream 生成元素。 |
N/A |
Flux.fromStream(Stream<T>) |
动态生成 | 通过生成器函数动态生成元素。 | Mono.create(sink -> {...}) |
Flux.generate(sink -> {...}) Flux.create(sink -> {...}) |
异步数据源 | 从异步操作(如 Future 、Callable )获取数据。 |
Mono.fromFuture(Future) Mono.fromCallable(Callable) |
Flux.from(Publisher) Flux.fromStream(Supplier<Stream>) |
错误信号 | 直接发射错误信号。 | Mono.error(Throwable) |
Flux.error(Throwable) |
延迟初始化 | 惰性生成数据(订阅时才执行逻辑)。 | Mono.defer(() -> ...) Mono.fromSupplier(Supplier) |
Flux.defer(() -> ...) Flux.fromStream(Supplier<Stream>) |
时间驱动 | 基于时间生成数据(如定时、延迟)。 | Mono.delay(Duration) |
Flux.interval(Duration) |
合并/组合 | 合并多个数据源。 | Mono.zip(Mono1, Mono2...) |
Flux.merge(Flux1, Flux2...) Flux.concat(Flux1, Flux2...) Flux.zip(Flux1, Flux2...) |
背压适配 | 适配外部背压机制(如 Sink 手动控制)。 |
Mono.create(MonoSink) |
Flux.create(FluxSink) |
条件触发 | 根据条件生成数据(如 first 、takeUntil )。 |
Mono.firstWithValue(Mono1, Mono2) |
Flux.firstWithValue(Publisher...) Flux.takeUntil(Predicate) |
1.3 数据源发布模型
Project Reactor 的发布模型是其响应式编程的核心机制,主要分为 冷发布者(Cold Publisher) 和 热发布者(Hot Publisher)。它们的区别在于数据流的生成、共享方式以及订阅者的消费行为。以下是详细解释:
1.3.1、冷发布者(Cold Publisher)
定义:冷发布者为每个订阅者生成独立的数据流。每个订阅者都会触发数据源的完整生成过程,即使其他订阅者已订阅过。
特点:
- 数据流独立:每个订阅者从头开始消费数据。
- 延迟生成:数据在订阅时才开始生成(惰性计算)。
- 资源隔离:不同订阅者的数据生成逻辑互不影响。
适用场景:
-
需要每个订阅者获取完整数据(如 HTTP 请求、数据库查询)。
-
数据源的生成成本较高,但需确保订阅者的独立性。
代码示例
// 创建冷发布者 Flux<Integer> coldFlux = Flux.range(1, 3).doOnNext(i -> System.out.println("冷发布者发出: " + i)); // 第一个订阅者 coldFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者1: " + i)); // 第二个订阅者 coldFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者2: " + i));
输出
冷发布者发出: 1 订阅者1: 1 冷发布者发出: 2 订阅者1: 2 冷发布者发出: 1 订阅者2: 1 冷发布者发出: 2 订阅者2: 2
1.3.2、热发布者(Hot Publisher)
-
定义:热发布者共享一个统一的数据流,所有订阅者消费同一份数据。数据源的生成与订阅者的订阅时间无关,后订阅的订阅者可能错过早期数据。
特点:
- 数据流共享:所有订阅者接收同一数据源。
- 实时性:数据源的生成独立于订阅行为。
- 资源复用:多个订阅者共享同一数据生成逻辑。
适用场景:
- 实时事件推送(如传感器数据、股票报价)。
- 需要广播数据,避免重复生成高成本操作(如 WebSocket 消息)。
热发布者的实现方式有如下几种:
-
ConnectableFlux(手动控制)
通过 publish()
方法将 Flux
转换为 ConnectableFlux
,需手动调用 connect()
启动数据流。
代码示例
// 创建 ConnectableFlux 并转换为热发布者ConnectableFlux<Integer> hotFlux = Flux.range(1, 3).doOnNext(i -> System.out.println("热发布者发出: " + i)).publish(); // 转换为 ConnectableFlux// 订阅者AhotFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者A: " + i));// 订阅者BhotFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者B: " + i));// 手动触发数据流开始hotFlux.connect();
输出
热发布者发出: 1
订阅者A: 1
订阅者B: 1
热发布者发出: 2
订阅者A: 2
订阅者B: 2
热发布者发出: 3
订阅者A: 3
订阅者B: 3
-
autoConnect()
(自动连接)
当达到指定订阅者数量时,自动启动数据流。
Flux<Integer> autoFlux = Flux.range(1, 3).doOnNext(i -> System.out.println("热发布者发出: " + i)).publish().autoConnect(2);// 当有 2 个订阅者时自动启动autoFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者A: " + i));autoFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者B: " + i));
输出
热发布者发出: 1
订阅者A: 1
订阅者B: 1
热发布者发出: 2
订阅者A: 2
订阅者B: 2
热发布者发出: 3
订阅者A: 3
订阅者B: 3
-
share()
(简化热发布者)
等价于 publish().refCount(1)
:当第一个订阅者到来时启动,最后一个取消订阅时终止。
Flux<Long> sharedFlux = Flux.interval(Duration.ofSeconds(1)).doOnNext(i -> System.out.println("热发布者发出: " + i)).take(5).share();sharedFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者A: " + i));Thread.sleep(2500);sharedFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者B: " + i)); // 订阅者B错过前2个数据
输出
热发布者发出: 0
订阅者A: 0
热发布者发出: 1
订阅者A: 1
热发布者发出: 2
订阅者A: 2
订阅者B: 2
热发布者发出: 3
订阅者A: 3
订阅者B: 3
热发布者发出: 4
订阅者A: 4
订阅者B: 4
-
replay()
(历史数据缓存)
允许新订阅者消费订阅前的历史数据(缓存策略可配置)。
ConnectableFlux<Integer> replayFlux = Flux.range(1, 3).doOnNext(i -> System.out.println("热发布者发出: " + i)).replay(2);// 缓存最近2个数据replayFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者A: " + i));replayFlux.connect();Thread.sleep(1000);replayFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者B: " + i)); // 订阅者B收到最后2个数据
输出:
热发布者发出: 1
订阅者A: 1
热发布者发出: 2
订阅者A: 2
热发布者发出: 3
订阅者A: 3
订阅者B: 2
订阅者B: 3
冷发布者和热发布者对比表格
特性 | 冷发布者 | 热发布者 |
---|---|---|
数据生成时机 | 订阅时生成 | 提前生成(或由 connect() 触发) |
订阅者独立性 | 每个订阅者独立消费完整数据 | 共享同一数据流 |
资源消耗 | 高(每个订阅者独立生成) | 低(共享生成逻辑) |
典型场景 | 数据库查询、静态数据 | 实时事件、广播 |
二、强大的操作符生态系统
2.1 核心操作符分类
类别 | 操作符示例 | 功能描述 |
---|---|---|
转换操作符 | buffer , map , flatMap , window |
修改流中元素结构或内容(如分组、映射、扁平化) |
过滤操作符 | filter , take , skip |
按条件筛选元素(如保留满足条件的元素、跳过前N项) |
组合操作符 | merge , concat , zip |
合并多个流(如按顺序连接、并行合并、元素一一配对) |
条件操作符 | any , all , hasElement |
判断流中元素是否满足条件(如是否存在满足条件的元素) |
数学操作符 | count , sum , reduce |
对元素进行聚合计算(如统计总数、求和、累加) |
错误处理操作符 | onErrorReturn , onErrorResume |
异常时提供备选值或切换至备用流(如返回静态值、动态恢复逻辑) |
工具操作符 | delay , timeout , log , subscribe |
控制流生命周期(如延迟发送、超时中断、记录日志、触发订阅) |
整个数据源操作 | doOnNext ,, ,doOnRequest ,doOnSubscribe ,doOnComplete 等 |
其中以doOn开头的可以对整个数据链的不同状态进行操作 |
2.2 常见操作(类似Java的Stream)
//转换操作符、过滤操、条件及数学操作符类似Java的Stream这里不做过多赘述
//map
Flux.just(1, 2, 3).map(i -> i + 1).subscribe(System.out::println);
//filter
Flux.just("a", "b", "c").filter(s -> s.equals("a")).subscribe(System.out::println);
//flatMap
Flux.just("a", "b", "c").flatMap(s -> Flux.just(s.toUpperCase())).subscribe(System.out::println);
//reduce
Flux.just(1, 2, 3).reduce(0, (a, b) -> a + b).subscribe(System.out::println);
//window 窗口使用
Flux.just(1, 2, 3, 4, 5, 6).window(3, 1).flatMap(e -> e.reduce(0, Integer::sum)).subscribe(System.out::println);
//buffer 背压或者批处理使用,会缓存数据
Flux.just(1, 2, 3, 4, 5, 6).buffer(3, 1).subscribe(System.out::println);
2.3 组合操作符
- zip
zip操作符可以将多个(最多8个)流合并成一个流,合并的方式是将两个流中的元素按照顺序一一对应,然后将两个元素组合成一个元素。 如果两个流的长度不一致,那么最终合并成的流的长度就是两个流中长度较短的那个流的长度。
Flux<String> flux1 = Flux.just("a", "b", "c");
Flux<String> flux2 = Flux.just("d", "e", "f");
Flux<String> flux3 = Flux.just("1", "2", "3");
Flux.zip(flux1, flux2, flux3).subscribe(System.out::println);//输出
[a,d,1]
[b,e,2]
[c,f,3]
- merge
merge 操作符可以将两个流合并成一个流,合并的方式是将两个流中的元素交替地放入到合并后的流中。同时运行,根据时间先后运行。
Flux<Integer> flux3 = Flux.just(1, 2, 3).delayElements(Duration.ofMillis(80));
Flux<Integer> flux4 = Flux.just(4, 5, 6).delayElements(Duration.ofMillis(50));
flux3.mergeWith(flux4).subscribe(System.out::println);//输出 由于是根据时间先后处理,所以结果大概率是这样,也有可能会稍有不同
4
1
5
2
6
3
- concat
concat 操作符可以将两个流合并成一个流,合并的方式是将两个流中的元素按照顺序放入到合并后的流中。按照顺序分别运行,flux1运行完成以后再运行flux2
Flux<Integer> flux1 = Flux.just(1, 2, 3).delayElements(Duration.ofMillis(80));
Flux<Integer> flux2 = Flux.just(4, 5, 6).delayElements(Duration.ofMillis(50));
flux1.concatWith(flux2).subscribe(System.out::println);
//输出
1
2
3
4
5
6
2.4 整个数据源操作
Project Reactor 提供了大量的以doOn开头的方法,这些方法用于在数据流的生命周期中插入副作用逻辑(如日志、监控或资源管理),不修改数据流本身,仅用于观察或触发行为。
每个方法的使用方法大致相同,下面以doOnRequest和doOnNext做一下简单的示例。
Flux.just(1, 2, 3, 4, 5, 6).doOnNext(s -> System.out.println("doOnNext: " + s)).subscribe();
System.out.println("----------------");
Flux.just(1, 2, 3).doOnRequest(s -> System.out.println("doOnRequest: " + s)).subscribe(System.out::println);
//输出
doOnNext: 1
doOnNext: 2
doOnNext: 3
doOnNext: 4
doOnNext: 5
doOnNext: 6
----------------
doOnRequest: 9223372036854775807
1
2
3
下面是每个方法的使用场景和触发时机。
方法 | 触发时机 | 参数类型 | 典型场景 |
---|---|---|---|
doOnSubscribe |
订阅时 | Consumer<Subscription> |
资源初始化 |
doOnNext |
元素推送时 | Consumer<T> |
日志记录、状态更新 |
doOnError |
发生错误时 | Consumer<Throwable> |
错误监控、报警 |
doOnComplete |
流正常结束时 | Runnable |
完成通知 |
doOnRequest |
下游请求数据时 | Consumer<Long> |
背压调试、请求量监控 |
doOnCancel |
取消订阅时 | Runnable |
资源释放 |
doOnEach |
所有事件发生时 | Consumer<Signal<T>> |
统一事件处理 |
doOnTerminate |
流终止前(完成/错误前) | Runnable |
终止前清理逻辑 |
doAfterTerminate |
流终止后(完成/错误后) | Runnable |
终止后统计 |
doOnDiscard |
元素被丢弃时 | Consumer<T> |
资源回收、数据一致性检查 |
三、执行控制:订阅与调度
3.1 订阅机制
subscribe 操作符用来订阅流中的元素。 当流中的元素没有被订阅的时候,所有的操作都不会触发,只有当流中的元素被订阅的时候,所有的操作才会触发。 通过上面内容的阅读,相信你已经对Project Reactor的发布订阅模型已经了解了个大概,上面的订阅的例子也有很多,这里不做过多的赘述。
3.2 调度器策略
Schedulers
是管理线程和并发任务的核心工具,用于控制响应式流的执行上下文。通过合理选择调度器,可以优化资源利用、避免阻塞,并提升应用性能
调度器 | 线程模型 | 适用场景 | 注意事项 |
---|---|---|---|
immediate |
当前线程 | 轻量级同步操作 | 避免阻塞 |
single |
单线程 | 严格顺序执行 | 避免长时间阻塞 |
boundedElastic |
动态线程池 | 阻塞 I/O 操作 | 控制最大线程数和队列容量 |
parallel |
固定大小线程池 | 计算密集型并行任务 | 线程数默认等于 CPU 核心数 |
fromExecutorService |
自定义线程池 | 集成现有线程池 | 需自行管理生命周期 |
3.3 默认调度器
在 Project Reactor 中,可以很方便的通过publishOn和subscribeOn来切换使用的线程调度器。
Flux.range(1, 10).publishOn(Schedulers.boundedElastic()) //切换调度器.log("publish thread:").flatMap(n -> Mono.fromCallable(() -> n).subscribeOn(Schedulers.parallel())) //切换调度器.log("subscribe thread:").subscribe();
3.4 自定义虚拟线程调度器
当然在JDK17及更改的版本中也可以结合虚拟线程进一步提高并发量。
Scheduler customSchedule = Schedulers.fromExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
Flux.range(1, 10).publishOn(customSchedule).log("publish thread:").flatMap(n -> Mono.fromCallable(() -> n).subscribeOn(Schedulers.parallel())).log("subscribe thread:").subscribe();
四、高级控制组件
4.1 Processor与Sink的关系
在 Project Reactor 中,Processor
曾是一个关键组件,但随着 Reactor 3.4+ 版本的演进,官方逐渐将其标记为弃用(Deprecated),并推荐使用更现代的 Sink
API 替代。以下是弃用原因、两者核心区别。
1. 线程安全
- processor:大多数
Processor
实现(如DirectProcessor
、UnicastProcessor
)非线程安全,直接调用onNext
、onComplete
等方法需手动同步。 - Sink: 原子性操作:
Sink
提供tryEmitNext
、tryEmitError
等方法,确保多线程推送数据时的安全性。
2. 角色定位
- Processor: 同时作为
Publisher
和Subscriber
,这种设计虽然灵活,但导致职责不清晰,容易误用。 - Sink:仅作为纯生产者(仅生成数据流)
3. 背压处理
-
processor
对背压的支持差异大:
DirectProcessor
完全忽略背压(无界队列)。UnicastProcessor
支持单订阅者的背压,但需手动配置缓冲区。
-
Sink:内置配置,通过
onBackpressureBuffer
、onBackpressureError
等链式方法直接定义背压行为。
4. 生命周期管理复杂
- processor:需显式调用
onComplete
或onError
结束流,若遗漏可能导致资源泄漏或订阅者挂起。 - Sink:通过
tryEmitComplete
和tryEmitError
明确结束流,避免资源泄漏。
5. API 设计
- processor:
Processor
的 API 未针对现代响应式编程模式优化(如缺少对重试、重播的内置支持)。 - Sink:灵活简单,通过
Sinks.Many
的multicast()
、unicast()
或replay()
快速配置多订阅者行为。
4.2 API使用示例
由于processor已经被弃用,不推荐使用,这里不做过多介绍。
-
1:发送单个数据
Sinks.One<String> sink = Sinks.one(); Mono<String> mono = sink.asMono(); mono.subscribe(value -> System.out.println("Received: " + value),error -> System.err.println("Error: " + error),() -> System.out.println("Completed") ); sink.tryEmitValue("Hello"); // 等效于 tryEmitNext + tryEmitComplete
-
2:发送多个数据
// 创建多播 Sink, 并设计缓冲被压策略 Sinks.Many<String> sink = Sinks.many().multicast().onBackpressureBuffer(); //转换为flux Flux<String> hotFlux = sink.asFlux().map(String::toUpperCase);// 订阅者A hotFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者A: " + i));// 订阅者B hotFlux.subscribe(i -> System.out.println("订阅者B: " + i));// 发送数据 sink.tryEmitNext("hello"); sink.tryEmitNext("world"); sink.tryEmitComplete();
-
3:支持历史数据
// 创建重播 Sink,保留最近 2 个元素
Sinks.Many<String> sink = Sinks.many().replay().limit(2);sink.tryEmitNext("A");
sink.tryEmitNext("B");// 订阅者1 (接收历史数据 A, B)
sink.asFlux().subscribe(s -> System.out.println("Sub1: " + s));// 推送新数据
sink.tryEmitNext("C");// 订阅者2(接收历史数据 B, C)
sink.asFlux().subscribe(s -> System.out.println("Sub2: " + s));//输出
Sub1: A
Sub1: B
Sub1: C
Sub2: B
Sub2: C
4.2 背压
4.2.1 背压策略
1.onBackpressureBuffer
(缓冲策略)
- 行为:将未消费的数据存储在缓冲区中,等待下游请求时发送。
- 配置选项
- 缓冲区大小:可指定有界或无界(默认无界,需谨慎使用)。
- 溢出策略
ERROR
:缓冲区满时抛出IllegalStateException
。DROP_LATEST
:丢弃新数据,保留旧数据。DROP_OLDEST
:丢弃最旧数据,保留新数据。
- 适用场景:允许短暂的速度不匹配,但需控制内存占用。
2. onBackpressureError
(错误策略)
- 行为:当缓冲区满或下游未请求时,立即抛出错误(
IllegalStateException
)。 - 适用场景:严格要求实时性,容忍数据丢失但需快速失败。
3. directBestEffort
(尽力而为策略)
- 行为:无缓冲区,直接推送数据到下游。如果下游未请求,静默丢弃新数据。
- 特点:避免内存占用,但可能导致数据丢失。
- 适用场景:实时事件处理(如日志、指标采集),允许偶尔丢失。
4. replay
(重播策略)
-
行为
新订阅者重播历史数据
-
同时支持实时数据推送。
-
可配置重播的缓冲区大小(如保留最近的
N
个元素)。
-
-
背压处理
- 对新订阅者:重播历史数据时遵循背压请求。
- 对实时数据:使用
onBackpressureBuffer
或directBestEffort
策略。
-
适用场景:需要新订阅者获取历史数据的场景。
4.2.2. 默认策略
-
multicast()
:默认使用directBestEffort
(无缓冲区)。 -
unicast()
:默认使用onBackpressureBuffer
(无界缓冲区)。 -
replay()
:默认保留所有历史数据(无界缓冲区)。
五、 Hooks与Context
5.1 Hooks
在 Project Reactor 中,Hooks 是一组全局回调机制,允许对 Reactor 库的默认行为进行定制化扩展,用于调试、监控或修改响应式流的执行逻辑。
1、Hooks 的核心用途
- 全局错误处理:捕获未被下游处理的异常。
- 操作符生命周期监控:在操作符执行前后插入自定义逻辑。
- 调试与追踪:增强堆栈跟踪信息,定位异步流问题。
- 行为修改:动态替换或包装操作符的实现。
2、常用 Hooks 及功能
1. onOperatorError
-
作用:捕获操作符执行过程中抛出的未处理异常。
-
典型场景:统一日志记录、转换错误类型。
Hooks.onOperatorError((error, context) -> {System.err.println("全局捕获异常: " + error);return error; });
2. onNextDropped
-
作用:处理因下游取消订阅、背压溢出等原因被丢弃的
onNext
元素。 -
典型场景:记录丢失的数据,用于审计或补偿。
Hooks.onNextDropped(item -> System.out.println("元素被丢弃: " + item) );
3. onErrorDropped
-
作用:处理因下游已终止(如已调用
onComplete
)而被丢弃的onError
信号。 -
典型场景:避免静默忽略错误。
Hooks.onErrorDropped(error -> System.err.println("错误被丢弃: " + error) );
4. onOperatorDebug
-
作用:启用调试模式,为异步操作符生成增强的堆栈跟踪信息(含订阅点位置)。
-
代价:增加性能开销,仅限开发环境使用。
Hooks.onOperatorDebug(); // 启用调试模式
5. onEachOperator
/ onLastOperator
-
作用:在每个操作符执行前后插入自定义逻辑(如日志、指标采集)。
-
典型场景:性能监控、动态修改数据流。
Hooks.onEachOperator(operator -> {long start = System.currentTimeMillis();return original -> original.doFinally(signal -> System.out.println("操作符耗时: " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms")); });
6. 重置 Hooks
-
恢复默认行为
javaCopy CodeHooks.resetOnOperatorError(); Hooks.resetOnNextDropped(); Hooks.resetOnOperatorDebug();
4.4 Context
在 Project Reactor 中,Context
是用于在响应式流的各个阶段之间传递上下文数据的核心机制。它解决了传统 ThreadLocal
在异步、多线程环境中的局限性,允许数据在操作符链中安全传递。以下是 Context
的详细解析,涵盖其设计思想、API 使用及典型场景。
1. 为什么需要 Context?
- 问题:在异步响应式流中,数据可能由不同线程处理,
ThreadLocal
无法跨线程传递。 - 解决方案:
Context
提供一种与订阅链绑定的、不可变的键值存储,确保上下文数据在流的生命周期内可被安全访问。
2. Context 的特点
- 不可变性:每次修改会生成新实例,确保线程安全。
- 订阅链绑定:数据跟随订阅链传递,而非依赖线程(需要注意的是Context的传递是从底部往上传递的)。
- 键值存储:类似
Map
结构,支持类型安全的键(ContextKey
)。 - 自底向上(Downstream → Upstream)
- 写入顺序:后调用的
contextWrite
会覆盖先调用的。 - 读取顺序:下游(靠近订阅点)的
Context
优先被访问。
- 写入顺序:后调用的
通过 contextWrite
操作符将 Context
写入响应式流,通过deferContextual
在流中读取 Context
//注意由于ontext的传递是从底部往上传递的,所以必须在下面(A点)先写入才能在(B点读取到)
Flux.just("A", "B", "C", "D")//记为B点 拼接 Context 中的值.flatMap(s -> {System.out.println("ssss:" + s);return Mono.deferContextual(ctx -> Mono.just(s + ctx.get("suffix")));})//记为A点 写入 Context(关键:必须在读取操作之前调用).contextWrite(Context.of("suffix", "-ctx"))// 订阅输出结果.subscribe(System.out::println);
Context自底向上(Downstream → Upstream)传播示例
由于Context自底向上的传播特性,所以Context中B点的值会覆盖A点的值
Flux.just("A", "B", "C", "D")// 拼接 Context 中的值.flatMap(s -> {//由于ctx222会覆盖ctx111,所以此处拼接的是ctx222System.out.println("ssss:" + s);return Mono.deferContextual(ctx -> Mono.just(s + ctx.get("suffix")));})//记为B点, 写入 Context ctx222会覆盖ctx111.contextWrite(Context.of("suffix", "-ctx222"))//记为A点, 写入 Context.contextWrite(Context.of("suffix", "-ctx111"))// 订阅输出结果.subscribe(System.out::println);//输出
ssss:A
A-ctx222
ssss:B
B-ctx222
ssss:C
C-ctx222
ssss:D
D-ctx222
结语
通过深入理解Project Reactor这些核心概念,可以更好地驾驭响应式编程范式,构建出更高效、更弹性的分布式系统。与现代虚拟线程的结合,为构建新一代高并发应用提供了更优解。通过合理选择调度策略、优化线程模型,可以在保持代码简洁的同时,充分发挥硬件性能。
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索