Java 微服務框架新選擇：Spring 5

在這篇文章中，我們將討論即將發布的第五代 Spring 框架中的新概念—— 「Functional Web Framework」，來看看它如何幫助我們構建輕量級的微服務。

你可能會對標題中出現的 「Spring」 和 「微服務框架」感到驚訝。但是確實如此，Spring 5非常適合成為你 Java Web 微服務框架的新選擇。首先，為了避免混淆讓我們來對「微服務」中的「微」達成共識：

• 簡潔 - 無需樣板工程，無需額外設置

• 簡單 - 沒有任何「魔法」

• 易於部署 - 產生單一的可部署工件

• 容易運行 - 沒有額外的依賴

• 輕量級 - 最小內存佔用/CPU 使用

• 非阻塞 - 更好的並發性

雖然 Spring Boot 已經能做到上述的一些點，但 Spring MVC 本身依然引入了很多魔法。比如 @Controller這個廣泛使用的註解就有點含糊不清，更不用說 Spring 的自動配置和組件掃描等特性了。通常來說，這是開發一個大規模應用時可以承受的煩惱，畢竟 Spring 幫我們搞定了依賴注入、請求路由、各類複雜的配置等。然而，在微服務的世界中，應用程序只是類似一個大機器中運行的小齒輪，Spring Boot 就顯得有些「殺雞用牛刀」了。

為了解決這些問題，Spring 團隊引出了一個名為「Functional Web Framework」的新概念，它是 Spring WebFlux（以前稱為 Spring Reactive Web）這個大項目的一部分。同時也是我們現在要討論的。

首先，讓我們回顧一下基礎知識，看看一個 Web 應用程序到底是什麼樣的，以及由什麼組件構成。很顯然，最基本的部分就是網路伺服器（Web server）本身，為了避免手工解析 HTTP 請求，然後委派給應用程序的某個方法，我們需要一個請求路由器（router），同時我們也需要一個請求處理器或處理程序（handler），其實就是一段代碼，它可以接受請求，做實際的邏輯處理，並最終返回一個響應。所有這些也正是 Spring Functional Web 所做的，它剝離了所有的抽象層（beans 和 contexts）。注意，這並不意味著它脫離並放棄了成熟的 Spring MVC 模型，而是提供了使用 Spring 來構建 Web 應用程序的另一種選擇。

請求處理器

我們來看一下這個例子。 開始前請訪問 http://start.spring.io使用項目創建器創建一個新的空白工程，使用 Spring Boot 2.0 和 Reactive Web 作為唯一的依賴。 接著我們就可以定義第一個請求處理器或處理方法（handler）了，很簡單，它接受請求並返迴響應。

從上述代碼可以看出來，它是 HandlerFunction 介面的一個實現，定義了一個方法來獲取一個請求（類型為ServerRequest），並返回具有"Hello" 字元串的ServerResponse對象。 Spring 還提供了方便的構建器（builder）來構造響應。在我們的例子中，我們使用ok 自動將返回碼設置為HTTP 200 。為了構造響應體，我們使用另一個叫Mono的概念，它代表single reactive value，但我們這裡先不管它，只要明白Mono.just(...) 是一種通過返回Publisher 類型對象（其實是類似 Promise）來實現非阻塞編程範式的方式。Reactive Web 是Spring 5 的一部分，它是通過 Java 9 的Reactive Stream來實現的。你可以參考 Dave Syer 的這篇文章。

我們還可以使用 Java 8 的 lambdas 表達式使代碼更簡潔，如下：

上面我們已經有一個 handler 了，現在我們可以定義一個請求路由器了。 假設我們要使用 GET方法請求"/"時調用我們的 handler。 為此，我們可以使用RouterFunction 。

route和GET都是RequestPredicates和RouterFunctions的靜態方法，它們可以用來構建RouterFunction。它接受一個請求，檢查它是否能匹配現有handler（比如請求路徑（path）、請求方法（method）或者是內容類型（content type）等）。如果匹配則調用 handler。 在我們的例子中，HTTP 方法是 GET，請求路徑是"/"， handler 函數是上面定義的hello。

現在我們可以把他們組裝在一起來完成整個應用程序。我們將使用非常輕量、簡單的 Reactive Netty 作為 Web 伺服器。要將我們的請求路由器集成到 Web 伺服器中，我們需要將其轉換為 HttpHandler。

接著這樣來啟動 Web 伺服器：

其中 ReactorHttpHandlerAdapter 只是一個包裝了HttpHandler的 Netty 中的類，其餘的代碼非常簡單直白。我們創建一個新的 Web 伺服器，監聽 localhost 地址的8080埠，並且添加我們的 HTTP handler，實際上這是我們的請求路由器的入口。

好了！整個應用程序已經差不多了，完整的代碼如下：

最後一行只是用來保持 JVM 進程一直運行。 你可能會發現整個應用程序啟動飛快，這是因為沒有任何組件掃描或配置注入發生，就像以前你們使用 Spring 會遇到的。

同時整個程序可以作為一個簡單的 Java 應用程序來運行，不需要任何容器。

為了將整個應用打包和部署，我們仍然可以利用 Spring Maven 插件，只需執行以下操作：

此命令將生成一個包含所有依賴關係的 fat jar，可以在僅安裝了 JRE 的環境來部署和執行：

另外，如果我們想查看整個應用的內存使用情況，大概只有32MB左右，包括了22MB的 metaspace（你們知道用來存放載入的 classes）和大約10MB的 heap。就像前面提到的，整個框架和運行時環境只需要很少的資源。

在上面的示例中，我們返回一個字元串作為響應，但是想返回 JSON 對象也非常容易。

讓我們創建一個新的可以返回 JSON 的 API endpoint 來擴展我們的應用。這個 data class 非常簡單，只有一個名為 name的字元串類型的欄位。為了避免寫那些冗長的 Java 樣板代碼（就像你們厭惡的setter,getter），我們使用Project Lombok特性：使用@Data註解。通過在類上添加此註解，我們可以透明得獲得getter，setters，equals和hashCode方法，而無須手動實現。

然後，我們需要擴展我們的請求路由器，以便為 "/json" 路徑的 GET 請求提供新的響應。 這可以通過在現有路由上調用andRoute(...)方法來完成。

我們還優化了一點代碼，將新的返回 JSON 的 handler 以內連的方式聲明，同時將 ok靜態導入，這使得代碼變得更簡潔。

重新啟動後，應用程序將通過 "/json"路徑返回{"name": "world"}，同時將響應頭部中的內容類型（content-type）設置為application/json。

你可能已經注意到整個代碼中並沒有定義應用上下文（Application Context）。是的，我們不再需要它！Spring WebFlux 中支持 RouterFunction，這樣一個簡單且輕量的 JSON 服務不再需要應用上下文。

為了測試 reactive web application，Spring 提供了新的名為 WebTestClient的客戶端（類似於MockMvc）。 我們將它綁定到我們的請求路由器上：

WebTestClient 有一組針對返回結果的斷言，以驗證返回狀態碼，返回體，以及內容類型等等。

總結

Spring 5 引入了新的編程範式用來開發小型的、輕量級的、微服務式 Web應用程序。 我們顯式得定義請求路由器和請求處理函數，在完全不需要應用上下文的情況下快速運行並部署。

本文中所有代碼均可以在這裡訪問到。

https://github.com/alek-sys/spring-functional-microframework

• https://spring.io/blog/2016/09/22/new-in-spring-5-functional-web-framework

• https://spring.io/blog/2016/06/13/notes-on-reactive-programming-part-ii-writing-some-code

• http://www.baeldung.com/spring-5-functional-web

• https://spring.io/blog/2016/07/28/reactive-programming-with-spring-5-0-m1