【小家Spring】高性能关键技术之---体验Spring MVC的异步模式(ResponseBodyEmitter、SseEmitter、StreamingResponseBody) 高级使用篇

前言

上篇博文:【小家Spring】高性能关键技术之—体验Spring MVC的异步模式(Callable、WebAsyncTask、DeferredResult) 基础使用篇 介绍了Spring MVC异步模式的基本使用,相信小伙伴们基本的使用都能运用自如了。

那么本篇文章主要介绍一下异步模式的高级使用(ResponseBodyEmitter、SseEmitter、StreamingResponseBody

DeferredResult高级使用

上篇博文介绍的它的基本使用,那么本文主要结合一些特殊的使用场景,来介绍下它的高级使用,让能更深刻的理解DeferredResult的强大之处。

它的优点也是非常明显的,能够实现两个完全不相干的线程间的通信。处理的时候请注意图中标记的线程安全问题~~~

实现长轮询服务端推送消息(long polling)

简单科普双向通信的方式

WebSocket协议之前(它是2011年发布的),有三种实现双向通信的方式:轮询(polling)长轮询(long-polling)和iframe流(streaming)

  • 轮询(polling):这个不解释了。优点是实现简单粗暴,后台处理简单。缺点也是大大的,耗流量、耗CPU。。。
  • 长轮询(long-polling):长轮询是对轮询的改进版。客户端发送HTTP给服务器之后,看有没有新消息,如果没有新消息,就一直等待(而不是一直去请求了)。当有新消息的时候,才会返回给客户端。 优点是对轮询做了优化,时效性也较好。缺点是:保持连接会消耗资源; 服务器没有返回有效数据,程序超时~~~
  • iframe流(streaming):是在页面中插入一个隐藏的iframe,利用其src属性在服务器和客户端之间创建一条长连接,服务器向iframe传输数据(通常是HTML,内有负责插入信息的javascript),来实时更新页面。(个人觉得还不如长轮询呢。。。)
  • WebSocket:WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信——允许服务器主动发送信息给客户端。它将TCP的Socket(套接字)应用在了webpage上。 它的有点一大把:支持双向通信,实时性更强;可发送二进制文件;非常节省流量。 但也是有缺点的:浏览器支持程度不一致,不支持断开重连 (其实是最推荐的~~~)

之前看apollo配置中心的实现原理,apollo的发布配置推送变更消息就是用DeferredResult实现的。它的大概实现步骤如下:

  1. apollo客户端会像服务端发送长轮询http请求,超时时间60秒
  2. 当超时后返回客户端一个304 httpstatus,表明配置没有变更,客户端继续这个步骤重复发起请求
  3. 当有发布配置的时候,服务端会调用DeferredResult.setResult返回200状态码。客户端收到响应结果后,会发起请求获取变更后的配置信息(注意这里是另外一个请求哦~)。

为了演示,简单的按照此方式,写一个Demo:

@Configuration
@EnableWebMvc
public class AppConfig implements WebMvcConfigurer {

    @Override
    public void configureAsyncSupport(AsyncSupportConfigurer configurer) {
        // 超时时间设置为60s
        configurer.setDefaultTimeout(TimeUnit.SECONDS.toMillis(60));
    }
}

服务端简单代码模拟如下:

@Slf4j
@RestController
public class ApolloController {

    // 值为List,因为监视同一个名称空间的长轮询可能有N个(毕竟可能有多个客户端用同一份配置嘛)
    private Map<String, List<DeferredResult<String>>> watchRequests = new ConcurrentHashMap<>();

    @GetMapping(value = "/all/watchrequests")
    public Object getWatchRequests() {
        return watchRequests;
    }

    // 模拟长轮询:apollo客户端来监听配置文件的变更~  可以指定namespace 监视指定的NameSpace
    @GetMapping(value = "/watch/{namespace}")
    public DeferredResult<String> watch(@PathVariable("namespace") String namespace) {
        log.info("Request received,namespace is" + namespace + ",当前时间:" + System.currentTimeMillis());

        DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>();

        //当deferredResult完成时(不论是超时还是异常还是正常完成),都应该移除watchRequests中相应的watch key
        deferredResult.onCompletion(() -> {
            log.info("onCompletion,移除对namespace:" + namespace + "的监视~");
            List<DeferredResult<String>> list = watchRequests.get(namespace);
            list.remove(deferredResult);
            if (list.isEmpty()) {
                watchRequests.remove(namespace);
            }
        });

        List<DeferredResult<String>> list = watchRequests.computeIfAbsent(namespace, (k) -> new ArrayList<>());
        list.add(deferredResult);
        return deferredResult;


    }

    //模拟发布namespace配置:修改配置
    @GetMapping(value = "/publish/{namespace}")
    public void publishConfig(@PathVariable("namespace") String namespace) {
        //do Something for update config

        if (watchRequests.containsKey(namespace)) {
            List<DeferredResult<String>> deferredResults = watchRequests.get(namespace);

            //通知所有watch这个namespace变更的长轮训配置变更结果
            for (DeferredResult<String> deferredResult : deferredResults) {
                deferredResult.setResult(namespace + " changed,时间为" + System.currentTimeMillis());
            }
        }

    }
}

apollo处理超时时候会抛出一个异常AsyncRequestTimeoutException,因此我们全局处理一下就成:

@Slf4j
@ControllerAdvice
class GlobalControllerExceptionHandler {

    @ResponseStatus(HttpStatus.NOT_MODIFIED)//返回304状态码  效果同HttpServletResponse#sendError(int) 但这样更优雅
    @ResponseBody
    @ExceptionHandler(AsyncRequestTimeoutException.class) //捕获特定异常
    public void handleAsyncRequestTimeoutException(AsyncRequestTimeoutException e) {
        System.out.println("handleAsyncRequestTimeoutException");
    }
}

Ajax模拟Client端的伪代码如下:

 		//长轮询:一直去监听指定namespace的配置文件
        function watchConfig(){
        	$.ajax({
        		url:"http://localhost:8080/demo_war/watch/classroomconfig",
        		method:"get",
        		success:function(response,status){
					if(status == 304){
						watchConfig(); //超时,没有更改,那就继续去监听
					}else if(status == 200){
						getNewConfig(); //监听到更改后,立马去获取最新的配置文件内容回来做事
						...
		
						watchConfig(); // 昨晚事后又去监听着
					}
        		}
        		
        	});
        }
		
		// 调用去监听获取配置文件的函数
        watchConfig();

这样子我们就基本模拟了一个长轮询的案例~

长轮询的应用场景也是很多的,比如我们现在要实现这样一个功能:浏览器要实时展示服务端计算出来的数据。(这个用普通轮询就会有延迟且浪费资源,但是用这种类似长连接的方案就很合适)

ResponseBodyEmitter和SseEmitter

CallbackDeferredResult用于设置单个结果,如果有多个结果需要set返回给客户端时,可以使用SseEmitter以及ResponseBodyEmitter,each object is written with a compatible HttpMessageConverter。返回值可以直接写他们本身,也可以放在ResponseEntity里面

它俩都是Spring4.2之后提供的类。由ResponseBodyEmitterReturnValueHandler负责处理。 这个和Spring5提供的webFlux技术已经很像了,后续讲到的时候还会提到他们~~~~ Emitter:发射器

它们的使用方式几乎同:DeferredResult,这里我只把官方的例子拿出来你就懂了

SseEmitterResponseBodyEmitter的子类,它提供Server-Sent Events(Sse).服务器事件发送是”HTTP Streaming”的另一个变种技术.只是从服务器发送的事件按照W3C Server-Sent Events规范来的(推荐使用) 它的使用方式上,完全同上

Server-Sent Events这个规范能够来用于它们的预期使用目的:就是从server发送events到clients(服务器推).在Spring MVC中可以很容易的实现.仅仅需要返回一个SseEmitter类型的值.

向这种场景在在线游戏、在线协作、金融领域等等都有很好的应用。当然,如果你对稳定性什么的要求都非常高,官方也推荐最好是使用WebSocket来实现~

ResponseBodyEmitter允许通过HttpMessageConverter把发送的events写到对象到response中.这可能是最常见的情况。例如写JSON数据 可是有时候它被用来绕开message转换直接写入到response的OutputStream。例如文件下载.这样可以通过返回StreamingResponseBody类型的值做到.

StreamingResponseBody (很方便的文件下载)

它用于直接将结果写出到Response的OutputStream中; 如文件下载等

接口源码非常简单:

@FunctionalInterface
public interface StreamingResponseBody {
	void writeTo(OutputStream outputStream) throws IOException;
}

异步优化

Spring内部默认不使用线程池处理的(通过源码分析后面我们是能看到的),为了提高处理的效率,我们可以自己优化,建议自己在配置里注入一个线程池供给使用,参考如下:

	// 提供一个mvc里专用的线程池。。。  这是全局的方式~~~~
    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor mvcTaskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setQueueCapacity(100);
        executor.setMaxPoolSize(25);
        return executor;
    }

// 最优解决方案不是像上面一样配置通用的,而是配置一个单独的专用的,如下~~~~
@Configuration
@EnableWebMvc
public class WebMvcConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {

	// 配置异步支持~~~~
    @Override
    public void configureAsyncSupport(AsyncSupportConfigurer configurer) {
    	// 设置一个用于异步执行的执行器~~~AsyncTaskExecutor
        configurer.setTaskExecutor(mvcTaskExecutor());
        configurer.setDefaultTimeout(60000L);
    }
}

总结

总的来说,Spring MVC提供的便捷的异步支持,能够大大的提高Tomcat容器等的性能。同时也给我们的应用提供了更多的便利。这也为Spring5以后的Reactive编程模型提供了有利的支持和保障。 Spring是一个易学难精的技术,想要把各种技术融汇贯通,还有后续更扎实的深挖~

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