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1. 引言

在本教程中，我們將探討 Spring MVC 中 <em @Async</em> 註解，並隨後熟悉 Spring WebFlux。 我們的目標是更好地理解這兩種技術的區別。

2. 實施場景

這裏，我們將選擇一個場景來展示如何使用這些 API 實現一個簡單的 Web 應用程序。我們尤其感興趣的是在每種情況下，瞭解線程管理和阻塞或非阻塞 I/O 的更多信息。

讓我們選擇一個具有一個返回字符串結果的端點的 Web 應用程序。這裏的關鍵在於，請求將通過一個 Filter，延遲 200 毫秒，然後 Controller 需要 500 毫秒來計算並返回結果。

接下來，我們將使用 Apache ab 在兩個端點上模擬負載，並使用 JConsole 監控應用程序的行為。

值得一提的是，在本文中，我們的目標不是對這兩個 API 進行基準測試，而只是一個小規模的負載測試，以便我們能夠跟蹤線程管理。

3. Spring MVC 異步處理

Spring 3.0 引入了 @Async 註解。 @Async 的目標是允許應用程序在單獨的線程上運行高負載的任務。 調用者也可以在感興趣時等待結果。 因此，返回值不能為 void， 必須是 Future、CompletableFuture 或 ListenableFuture 中的一種。

此外，Spring 3.2 引入了 org.springframework.web.context.request.async 包，與 Servlet 3.0 一起，將異步處理的樂趣帶到了 Web 層。

因此，自 Spring 3.2 以來，@Async 可以用於標記為 @Controller 或 @RestController 的類。

當客户端發起請求時，請求會經過過濾器鏈中所有匹配的過濾器，直到到達 DispatcherServlet 實例。

然後，servlet 負責異步調度請求。 它通過調用 AsyncWebRequest#startAsync 開始請求，將請求處理任務轉移到 WebSyncManager 實例，並在不提交響應的情況下完成任務。 過濾器鏈也以相反的方向遍歷到根目錄。

WebAsyncManager 將請求處理任務提交到其關聯的 ExecutorService。

4. Spring Async 實現

讓我們通過編寫我們的應用程序類 AsyncVsWebFluxApp 開始實現。 @EnableAsync 負責為我們的 Spring Boot 應用程序啓用異步功能：

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class AsyncVsWebFluxApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AsyncVsWebFluxApp.class, args);
    }
}

然後我們有 AsyncFilter, 它實現了 javax.servlet.Filter。請記住在 doFilter 方法中模擬延遲：

@Component
public class AsyncFilter implements Filter {
    ...
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
      throws IOException, ServletException {
        // sleep for 200ms 
        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    }
}

最後，我們使用“/async_result”端點開發了我們的 AsyncController：

@RestController
public class AsyncController {
    @GetMapping("/async_result")
    @Async
    public CompletableFuture getResultAsyc(HttpServletRequest request) {
        // sleep for 500 ms
        return CompletableFuture.completedFuture("Result is ready!");
    }
}

由於上述的 @Async，該方法將在應用程序的默認 ExecutorService 中以一個單獨的線程執行。但是，為了我們的方法，也可以設置一個特定的 ExecutorService。

測試時間！讓我們運行應用程序，安裝 Apache ab，或者任何工具來模擬負載。然後我們可以向“async_result”端點發送大量的併發請求。我們可以執行 JConsole 並將其附加到我們的 Java 應用程序以監控進程：

ab -n 1600 -c 40 localhost:8080/async_result

5. Spring WebFlux

Spring 5.0 引入了 WebFlux 以非阻塞方式支持響應式 Web。WebFlux 基於 Reactor API，是 響應式流 的又一種出色實現。

WebFlux 支持響應式背壓以及 Servlet 3.1+，並利用其非阻塞 I/O。因此，它可以運行在 Netty、Undertow、Jetty、Tomcat 或任何 Servlet 3.1+ 兼容服務器上。

雖然所有服務器不使用相同的線程管理和併發控制模型，但只要它們支持非阻塞 I/O 和響應式背壓，WebFlux 就能正常工作。

WebFlux 允許我們以聲明式的方式分解邏輯，使用 Mono, Flux 以及它們豐富的操作符集。 此外，我們還可以擁有除了帶有 @Controller 註解的端點之外的其他功能性端點，儘管我們現在也可以在 Spring MVC 中使用它們。

6. Spring WebFlux 實現

為了實現 WebFlux，我們遵循異步編程的路徑。首先，我們創建 AsyncVsWebFluxApp：

@SpringBootApplication
public class AsyncVsWebFluxApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AsyncVsWebFluxApp.class, args);
    }
}

然後我們來編寫我們的 WebFluxFilter，它實現了 WebFilter。 我們將生成一個人為的延遲，然後將請求傳遞到過濾器鏈中：

@Component
public class WebFluxFilter implements org.springframework.web.server.WebFilter {

    @Override
    public Mono filter(ServerWebExchange serverWebExchange, WebFilterChain webFilterChain) {
        return Mono
          .delay(Duration.ofMillis(200))
          .then(
            webFilterChain.filter(serverWebExchange)
          );
    }
}

最後，我們擁有了 WebFluxController。它暴露了一個名為 “/flux_result” 的端點，並返回一個 Mono<String> 作為響應：

@RestController
public class WebFluxController {

    @GetMapping("/flux_result")
    public Mono getResult(ServerHttpRequest request) {
       return Mono.defer(() -> Mono.just("Result is ready!"))
         .delaySubscription(Duration.ofMillis(500));
    }
}

對於本次測試，我們採用與異步示例應用程序相同的策略。以下是示例結果：

ab -n 1600 -c 40 localhost:8080/flux_result