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by smallnest

[转]Spring 5 新功能：函数式 Web 框架

英文原文：New in Spring 5: Functional Web Framework by
中文翻译: Spring 5 新功能：函数式 Web 框架 by 开源中国

就像在昨天Juergen发布的博客的一样，Spring 5.0框架第二个里程碑版本中介绍了一个新的函数式web框架。在这篇文章中，我将更详细的介绍这个框架。

紧记该函数式web框架是在Spring5.0第一个里程碑版本基础上构建的。并且我们依旧提供基于注解的请求处理（例如@Controller,@RequestMapping)，关于基于注解的请求处理部分的相关信息请查阅关于Spring5.0第一个里程碑版本的博客。

示例

我们选用示例程序作为开始。下面是一个响应资源库用于暴露Person对象。这个响应资源库与传统的无响应资源库类似，除了Flux对应传统的 List，Mono对应传统的 Person对象。Mono作为完成标识：用于指示保存工作完成.更多Reactor 类型信息请查阅 Dave发布的博客

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public interface PersonRepository {
  Mono<Person> getPerson(int id);
  Flux<Person> allPeople();
  Mono<Void> savePerson(Mono<Person> person);}

这里我们介绍如何使用新的函数式web框架暴露资源库：

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RouterFunction<?> route = route(GET("/person/{id}"),
  request -> {
    Mono<Person> person = Mono.justOrEmpty(request.pathVariable("id"))
      .map(Integer::valueOf)
      .then(repository::getPerson);
    return Response.ok().body(fromPublisher(person, Person.class));
  })
  .and(route(GET("/person"),
    request -> {
      Flux<Person> people = repository.allPeople();
      return Response.ok().body(fromPublisher(people, Person.class));
    }))
  .and(route(POST("/person"),
    request -> {
      Mono<Person> person = request.body(toMono(Person.class));
      return Response.ok().build(repository.savePerson(person));
    }));

这里我们介绍如何运行它，下面是Reactor Netty的示例：

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HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(route);
ReactorHttpHandlerAdapter adapter =
  new ReactorHttpHandlerAdapter(httpHandler);
HttpServer server = HttpServer.create("localhost", 8080);
server.startAndAwait(adapter);

最后要做的是，进行一次尝试请求：

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$ curl 'http://localhost:8080/person/1'
{"name":"John Doe","age":42}

上面的介绍覆盖了很多内容，下面让我们深入挖掘下！

核心组件

我将通过依次介绍HandlerFunction,RouterFunction以及FilterFunction 等核心组件来介绍整个框架。这三个接口以及本文中其他类型都可以在org.springframework.web.reactive.function包中找到。

HandlerFunction

新框架的起点是HandlerFunction，其实质是Function<Request, Response>，其中的Request 和 Response都是新定义的不可变接口，提供了基础的对JDK8优化的HTTP消息描述DSL。有一个便捷的构造Response实例的构造器，与ResponseEntity中的十分相似。注解方式中与HandlerFunction相对应的是@RequestMapping所注解的方法。

如下是“Hello World”的处理方法，它返回了状态为200，body为字符串的消息。

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HandlerFunction<String> helloWorld =
  request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World"));

如上，构建于Reactor之上的处理方法是完全的响应式的（reactive），它们可以接受Flux、Mono或者其他相应流（Reactive Streams）的发布者作为返回类型的参数。

需要注意的是处理方法本身是没有副作用的，因为它将response作为返回值，而不是作为参数（对比Servlet.service(ServletRequest,ServletResponse)，其实质是BiConsumer<ServletRequest,ServletResponse>）。无副作用的方法有很多好处：更有利于测试、构建和优化。

RouterFunction

入站请求是由RouterFunction，(即Function<Request, Optional<HandlerFunction>)路由到HandlerFunction中去的。当满足条件匹配时，路由方法会执行处理方法，否则会返回一个空结果。路由方法与@RequestMapping注解的作用相似。但是，还有一个显著的区别：用注解时路由会被限制到注解的value所能表达的范围，处理这些方法的覆盖是困难的；当用路由方法的时候，代码就在那里，可以轻松的覆盖或替换。

如下是一个路由方法的例子，包含了一个行内的处理方法。这里看起来有一点冗余，不必担心，因为后面我们将会将它变得精简。

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RouterFunction<String> helloWorldRoute = 
  request -> {
    if (request.path().equals("/hello-world")) {
      return Optional.of(r -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")));
    } else {
      return Optional.empty();
    }
  };

一般不用写完整的路由方法，而是静态引入RouterFunctions.route()，这样就可以用请求判断式（RequestPredicate） (即 Predicate)和处理方法（HandlerFunction）创建路由方法了。如果判断式判断成功则返回处理方法，否则返回空结果。如下是用route方法方式重写上面的例子：

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RouterFunction<String> helloWorldRoute =
  RouterFunctions.route(request -> request.path().equals("/hello-world"),
    request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")));

静态引入RequestPredicates.*后就可以使用那些常用的判断式了，如匹配路径、HTTP方法、content-type等。这样上面的例子将会变得更精简：

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RouterFunction<String> helloWorldRoute =
  RouterFunctions.route(RequestPredicates.path("/hello-world"),
    request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")));

组合函数

两个路由方法可以被组合成一个新的路由方法，可以路由任意处理方法：如果第一个路由不匹配则执行第二个。可以通过调用RouterFunction.and()方法实现，如下：

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RouterFunction<?> route =
  route(path("/hello-world"),
    request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")))
  .and(route(path("/the-answer"),
    request -> Response.ok().body(fromObject("42"))));

上面的例子如果路径匹配/hello-world会返回“Hello World”，如果匹配/the-answer则返回“42”。如果都不匹配则返回一个空的Optional对象。注意，组合的路由是按顺序执行的，所以应该将更通用的方法放到更明确的方法的前面。

请求判断式也是可以组合的，通过调研and或者or方法。正如预期的一样：and表示给定的两个判断式同时满足则组合判断式满足，or则表示任意判断式满足。如下：

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RouterFunction<?> route =
  route(method(HttpMethod.GET).and(path("/hello-world")), 
    request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")))
  .and(route(method(HttpMethod.GET).and(path("/the-answer")), 
    request -> Response.ok().body(fromObject("42"))));

实际上，RequestPredicates中的大部分判断式都是组合的！比如RequestPredicates.GET(String)是RequestPredicates.method(HttpMethod)和RequestPredicates.path(String)的组合。所以上面的例子可以重写为：

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RouterFunction<?> route =
  route(GET("/hello-world"),
    request -> Response.ok().body(fromObject("Hello World")))
  .and(route(GET("/the-answer"),
    request -> Response.ok().body(fromObject(42))));

方法引用

此外，目前为止我们的处理方法都是行内的lambda表达式。尽管这样很适合于实例和简短的例子，但是当结合请求路由和请求处理两个关注点时，可能就有变“混乱”的趋势了。所以我们将尝试将他们简化。首先，创建一个包含处理逻辑的类：

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class DemoHandler {
  public Response<String> helloWorld(Request request) {
    return Response.ok().body(fromObject("Hello World"));
  }
  public Response<String> theAnswer(Request request) {
    return Response.ok().body(fromObject("42"));
  }}

注意，这两个方法的签名都是和处理方法兼容的。这样就可以方法引用了：

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DemoHandler handler = new DemoHandler(); // or obtain via DI
RouterFunction<?> route =
  route(GET("/hello-world"), handler::helloWorld)
  .and(route(GET("/the-answer"), handler::theAnswer));

FilterFunction

由路由器函数进行映射的路由可以通过调用 RouterFunction.filter(FilterFunction<T, R>) 来进行过滤, 这里的 FilterFunction<T,R> 其实就是一个 BiFunction<Request, HandlerFunction, Response>。函数的处理器（handler）参数代表的就是整个链条中的下一项: 这是一个典型的 HandlerFunction, 但如果附加了多个过滤器的话，它也能够是另外的一个 FilterFunction。让我们向路由添加一个日志过滤器：

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RouterFunction<?> route =
  route(GET("/hello-world"), handler::helloWorld)
  .and(route(GET("/the-answer"), handler::theAnswer))
  .filter((request, next) -> {
    System.out.println("Before handler invocation: " + request.path());
    Response<?> response = next.handle(request);
    Object body = response.body();
    System.out.println("After handler invocation: " + body);
    return response;
  });

注意这里对下一个处理器的调用时可选的。这个在安全或者缓存的场景中是很有用的 (例如只在用户拥有足够的权限时才调用 next)。

因为 route 是一个没有被绑定的路由器函数，我们就得知道接下来的处理会返回什么类型的响应消息。这就是为什么我们在过滤器中要以一个 Response<?> 结束, 那样它就会可能有一个 String 类型的响应消息体。我们可以通过使用 RouterFunction.andSame() 而不是 and() 来完成这件事情。这个组合方法要求路由器函数参数是同一个类型。例如，我们可以让所有的响应消息变成小写的文本形式:

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RouterFunction<String> route =
  route(GET("/hello-world"), handler::helloWorld)
  .andSame(route(GET("/the-answer"), handler::theAnswer))
  .filter((request, next) -> {
    Response<String> response = next.handle(request);
    String newBody = response.body().toUpperCase();
    return Response.from(response).body(fromObject(newBody));
  });

使用注解的话，类似的功能可以使用 @ControllerAdvice 或者是一个 ServletFilter 来实现。

运行服务器

所有这些都很不错，不过仍然有一块欠缺：我们如何实际地将这些函数在一个 HTTP 服务器中跑起来呢? 答案毋庸置疑，那就是通过调用另外的一个函数。 你可以通过使用 RouterFunctions.toHttpHandler() 来将一个路由器函数转换成 HttpHandler。HttpHandler 是 Spring 5.0 M1 中引入的一个响应式抽象: 它能让你运行许多的响应式运行时: Reactor Netty, RxNetty, Servlet 3.1+, 以及 Undertow。在本示例中，我们已经展示了在 Reactor Netty 中运行一个路由会是什么样子的。对于 Tomcat 来说则是像下面这个样子：

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HttpHandler httpHandler = RouterFunctions.toHttpHandler(route);
HttpServlet servlet = new ServletHttpHandlerAdapter(httpHandler);
Tomcat server = new Tomcat();
Context rootContext = server.addContext("",
  System.getProperty("java.io.tmpdir"));
Tomcat.addServlet(rootContext, "servlet", servlet);  
rootContext.addServletMapping("/", "servlet");
tomcatServer.start();

需要注意的意见事情就是上面的东西并不依赖于一个 Spring 应用程序上下文。就跟 JdbcTemplate 以及其它 Spring 的工具类那样, 要不要使用应用程序上下文是可以选的: 你可以将你的处理器和路由器函数在一个上下文中进行绑定，但并不是必须的。
还要注意的就是你也可以将一个路由器函数转换到一个 HandlerMapping中去，那样就它可以在一个 DispatcherHandler (可能是跟响应式的 @Controllers 并行)中运行了。

总结

至此便结束了对 Spring 新函数式 web 框架的介绍。让我简单小结一下：

  • handler function 处理request, 返回response，
  • router function 把请求路由到handler function，并可与其他router function组合，
  • router function可以被 filter function过滤处理，
  • router function 可以运行在一个响应式web运行时框架中。

为了给你一个更全面的理解，我创建了一个简单的function web framework例子，你可以在github上找到它。