深度长文解析SpringWebFlux响应式框架15个核心组件源码

Spring WebFlux 介绍

Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.0 版本引入的一个响应式 Web 框架，它与 Spring MVC 并存，提供了一种全新的编程范式，支持异步非阻塞的 Web 应用开发。WebFlux 完全基于响应式编程模型，支持 Reactive Streams 规范，可以在诸如 Netty、Undertow 以及 Servlet 3.1+ 容器上运行。

WebFlux 的核心控制器是 DispatcherHandler，它类似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet，负责将请求分发给相应的处理器。DispatcherHandler 通过查找 Spring 配置中的 HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 来处理请求。

在 WebFlux 中，Flux 和 Mono 是 Reactor 库中的两个基本概念，分别用于表示包含 0 到 N 个元素和 0 或 1 个元素的异步序列。Flux 可以用于表示一个包含多个响应式元素的流，而 Mono 用于表示单个元素的响应式流。

Spring WebFlux 支持多种编程模式，包括基于注解的控制器和函数式端点。开发者可以使用 @RestController 注解来创建响应式控制器，并使用 @GetMapping、@PostMapping 等注解来处理 HTTP 请求。同时，WebFlux 也支持使用 WebClient 作为非阻塞的 HTTP 客户端来与其它服务进行通信。

WebFlux 的并发模型与传统的 Spring MVC 有显著不同。它利用了少量的线程来处理大量的并发请求，这得益于其非阻塞的特性。当运行在 Netty 服务器上时，WebFlux 使用事件循环线程来处理请求，避免了传统 Servlet 容器中每个请求都需要一个线程的模型。

Spring WebFlux 的适用场景主要是 IO 密集型的应用，例如微服务网关，它可以显著提升对下游服务转发的吞吐量
。然而，如果现有的 Spring MVC 应用能够满足性能需求，并且项目中使用了许多基于 Servlet 线程模型的库，那么可能没有必要迁移到 WebFlux。

源码层面，Spring WebFlux 的请求处理流程涉及到多个组件，包括 Netty 服务器的初始化、请求的接收、DispatcherHandler 的请求分发，以及最终的请求处理和响应。在 Netty 服务器中，请求处理涉及到 ChannelHandler，ConnectionObserver，以及 HttpHandler 等多个组件。这些组件协同工作，实现了 WebFlux 的非阻塞和响应式特性。

Spring WebFlux 都有哪些核心组件

Spring WebFlux 包含多个核心组件，它们共同构成了完整的响应式 Web 应用框架。下面是一些主要的核心组件：

1. DispatcherHandler：这是 WebFlux 的中央调度器，类似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet。它负责发现和调度 HTTP 请求处理器（handlers），并处理请求映射、调用和结果处理。

2. HandlerMapping：这个接口用于将请求映射到对应的处理器（handler）。它在应用程序上下文中被检测到，并用于确定请求应该由哪个处理器处理。

3. HandlerAdapter：这个接口帮助 DispatcherHandler 调用任何类型的处理器，而不需要关心具体的调用方式。它为不同的处理器提供了调用策略。

4. HandlerResultHandler：这个接口处理处理器调用后的结果，并生成最终的响应。它负责将处理器的结果转换为客户端可以接收的格式。

5. WebFilter：WebFilter 接口定义了一组过滤器，这些过滤器可以对请求和响应进行预处理和后处理。

6. ServerWebExchange：这个类封装了 HTTP 请求和响应的所有信息，例如请求头、请求体、URI、参数等。

7. ServerHttpRequest 和 ServerHttpResponse：这两个类分别代表服务器接收的 HTTP 请求和发送的 HTTP 响应。

8. WebSession：用于管理特定客户端的会话信息。

9. Reactive Streams：WebFlux 基于 Reactive Streams 规范，使用非阻塞背压机制来处理数据流。

10. Reactor 库：作为 Spring 5 的反应式编程基础，Reactor 提供了非阻塞的编程模型和工具，包括 Flux 和 Mono 等反应式类型。

11. WebClient：这是 Spring 5 中引入的非阻塞、支持响应式流的 HTTP 客户端，用于与其它服务进行通信。

12. Spring Data Reactive：提供对响应式数据访问的支持，例如 Reactive Repositories。

13. Spring Security Reactive：提供对响应式安全访问控制的支持。

14. HttpHandler：定义了最低级别的反应式 HTTP 请求处理合同，作为不同运行时之间的共同基础。

15. ContextPathCompositeHandler：允许在不同的上下文路径上注册多个应用程序。

这些组件共同工作，为开发人员提供了一个强大且灵活的响应式 Web 应用开发平台。通过这些组件，开发者可以构建出能够高效处理大量并发请求的应用程序。下面针对这些组件，V 哥将一一详细介绍核心源码的实现过程，帮助兄弟们彻底理解。

1. DispatcherHandler

DispatcherHandler 是 Spring WebFlux 的核心组件，它的作用类似于 Spring MVC 中的 DispatcherServlet。它负责将传入的 HTTP 请求分发给相应的处理器（handler），并处理请求的映射、调用和结果处理。以下是对 DispatcherHandler 组件源码实现逻辑和步骤的详细分析：

初始化过程

• ApplicationContextAware 实现：DispatcherHandler 实现了 ApplicationContextAware 接口，这意味着它可以访问到 Spring 应用上下文中的 Bean。

• HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 的初始化：DispatcherHandler 在初始化时会查找 Spring 应用上下文中所有的 HandlerMapping、HandlerAdapter 和 HandlerResultHandler 并初始化它们。

    protected void initStrategies(ApplicationContext context) {
        // ... 省略部分代码 ...
        this.handlerMappings = ...;
        this.handlerAdapters = ...;
        this.resultHandlers = ...;
    }

请求处理过程

• 获取 HandlerMappings：DispatcherHandler 会通过 handlerMappings 来查找能够处理当前请求的 HandlerMapping。

• 映射请求到 Handler：使用找到的 HandlerMapping 将请求映射到具体的处理器（可能是一个 @Controller 方法或者一个 RouterFunction）。

• 调用 Handler：一旦找到处理器，DispatcherHandler 会使用适当的 HandlerAdapter 来调用处理器。

• 处理结果：处理器的执行结果会被 HandlerResultHandler 处理，生成响应。

核心方法：handle

DispatcherHandler 的核心方法是 handle，它定义了请求处理的流程：

public Mono handle(ServerWebExchange exchange) {
    // 检查是否初始化了 handlerMappings
    if (this.handlerMappings == null) {
        return createNotFoundError();
    }
    // 使用 handlerMappings 来查找 handler
    return Flux.fromIterable(this.handlerMappings)
            .concatMap(mapping -> mapping.getHandler(exchange))
            .next() // 获取第一个 handler
            .switchIfEmpty(createNotFoundError()) // 如果没有找到 handler，返回错误
            .flatMap(handler -> invokeHandler(exchange, handler)) // 调用 handler
            .flatMap(result -> handleResult(exchange, result)); // 处理结果
}

错误处理

• createNotFoundError：如果没有找到合适的处理器，DispatcherHandler 会创建一个表示 "Not Found" 的响应。

其他组件的协同工作

• HandlerMapping：负责将请求 URL 映射到具体的处理器。
• HandlerAdapter：负责调用具体的处理器，Spring WebFlux 支持多种类型的处理器，HandlerAdapter 使得 DispatcherHandler 无需关心具体的调用细节。
• HandlerResultHandler：负责处理处理器的返回值，并将其转换为 HTTP 响应。

DispatcherHandler 的设计使得它非常灵活，可以很容易地扩展新的 HandlerMapping、HandlerAdapter 或 HandlerResultHandler 来支持不同的处理器类型和返回类型。

以上就是 DispatcherHandler 组件的源码实现逻辑和步骤的分析。通过这种方式，Spring WebFlux 能够以非阻塞的方式处理 Web 请求，提高应用的性能和可伸缩性。

2. HandlerMapping

HandlerMapping 是 Spring WebFlux 中的一个接口，它定义了将请求映射到处理器（handler）的逻辑。HandlerMapping 的实现类负责根据请求的类型、URL 模式等信息来确定哪个具体的处理器应该处理当前的请求。以下是对 HandlerMapping 组件的源码实现逻辑和步骤的详细分析：

HandlerMapping 接口定义

HandlerMapping 接口定义了以下关键方法：

public interface HandlerMapping {
    Mono