Spring Boot Web技术栈（官网文档解读）

摘要   

        Spring Boot框架既支持传统的Servlet技术栈，也支持新兴的响应式（Reactive）技术栈。本篇文章将详细报告Spring Boot 对两种技术栈的详细支持和使用。
Servlet

概述

        基于Java Servlet API构建，它依赖于传统的阻塞I/O模子，每个HTTP哀求都会分配一个线程来处理，直到响应返回给客户端。这种模子适用于大多数传统的Web应用，其中大部分操作是同步的，而且涉及到数据库查询或文件读写等I/O密集型任务。

• 特点
  
  
  
  • 同步编程模子：代码按照次序执行，等待每个操作完成后再继续下一个操作。
    
  • 线程池机制：使用线程池管理哀求处理线程，但当并发用户数增长时，大概会导致资源耗尽标题。
    
  • 成熟的生态系统：拥有丰富的库和框架支持（如Spring MVC），而且已经被广泛应用于企业级应用中。
    
  
  
• 适用场景：适合那些对实时性和高并发要求不是特殊高的应用场景，尤其是当业务逻辑较为复杂或者需要大量的数据处理时。
  

Spring Boot 对Servlet技术栈的实现架构

Spring MVC

简介

        Spring MVC 是 Spring Framework 的核心组件之一，专为构建基于 Servlet 技术的 Web 应用程序而计划。Spring Boot 整合了 Spring MVC 框架，以此提供对传统 Web Servlet 技术栈的全面支持，使得开辟者能够便捷地构建和运行基于 Servlet 的 Web 应用。
实现方式

        添加依赖Spring-boot-starter-web。Spring Boot 默认使用Servlet 技术栈的Spring MVC 架构。

1. <dependency>
2.     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3.     <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
4. </dependency>

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        官网提供了两种实现Spring MVC 架构的示例。第一种是常见的采用 @Controller 或 @RestController 注解的实现方式。

1. package person.wend.springbootlearnexample.controller;
3. import org.springframework.web.bind.annotation.*;
5. @RestController
6. @RequestMapping("/users")
7. public class MyRestController {
9.     @GetMapping("/{userId}")
10.     public void getUser(@PathVariable Long userId) {
11.         System.out.println("userId = " + userId);
12.     }
14.     @GetMapping("/{userId}/customers")
15.     public void getUserCustomers(@PathVariable Long userId) {
16.         System.out.println("userId = " + userId);
17.     }
19.     @DeleteMapping("/{userId}")
20.     public void deleteUser(@PathVariable Long userId) {
21.         System.out.println("userId = " + userId);
22.     }
24. }

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        第二种是基于函数式编程的初始化设置路由的方式。

1. package person.wend.springbootlearnexample.config;
3. import org.springframework.context.annotation.Bean;
4. import org.springframework.context.annotation.Configuration;
5. import org.springframework.http.MediaType;
6. import org.springframework.web.servlet.function.RequestPredicate;
7. import org.springframework.web.servlet.function.RouterFunction;
8. import org.springframework.web.servlet.function.ServerResponse;
10. import static org.springframework.web.servlet.function.RequestPredicates.accept;
11. import static org.springframework.web.servlet.function.RouterFunctions.route;
13. @Configuration(proxyBeanMethods = false)
14. public class MyRountingConfig {
15.     private static final RequestPredicate ACCEPT_JSON = accept(MediaType.APPLICATION_JSON);
17.     @Bean
18.     public RouterFunction<ServerResponse> routerFunction(MyUserHandler userHandler) {
19.         return route()
20.                 .GET("/{user}", ACCEPT_JSON, userHandler::getUser)
21.                 .GET("/{user}/customers", ACCEPT_JSON, userHandler::getUserCustomers)
22.                 .DELETE("/{user}", ACCEPT_JSON, userHandler::deleteUser)
23.                 .build();
24.     }
25. }

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1. package person.wend.springbootlearnexample.config;
3. import org.springframework.stereotype.Component;
4. import org.springframework.web.servlet.function.ServerRequest;
5. import org.springframework.web.servlet.function.ServerResponse;
7. @Component
8. public class MyUserHandler {
10.     public ServerResponse getUser(ServerRequest request) {
11.         System.out.println("request = " + request);
12.         return ServerResponse.ok().body("getUser");
13.     }
15.     public ServerResponse getUserCustomers(ServerRequest request) {
16.         System.out.println("request = " + request);
17.         return ServerResponse.ok().body("getUserCustomers");
19.     }
21.     public ServerResponse deleteUser(ServerRequest request) {
22.         System.out.println("request = " + request);
23.         return ServerResponse.ok().body("deleteUser");
24.     }
26. }

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主动装配Spring MVC

        Spring Boot 为 Spring MVC 提供了主动设置功能，该功能适用于大多数应用程序。它取代了对 @EnableWebMvc 的需求，而且两者不能同时使用。除了 Spring MVC 的默认设置之外，主动设置还提供了以下特性：

• 视图解析器干系：包罗了 ContentNegotiatingViewResolver 和 BeanNameViewResolver 这两个 Bean。ContentNegotiatingViewResolver 可以根据哀求的媒体类型（如 Accept 头信息）和可提供的视图，来决定使用哪个视图进行响应。而 BeanNameViewResolver 会根据视图名称来查找相应的 Bean 作为视图，例如，如果视图名称是 “myView”，它会查找名为 “myView” 的 Bean 作为视图进行渲染。
  
• 静态资源服务：支持提供静态资源服务，其中包括对 WebJars 的支持。WebJars 是一种将前端库（如 jQuery、Bootstrap 等）打包成 JAR 文件的方式，如许可以方便地将它们作为依赖添加到 Java 项目中，而且 Spring Boot 会主动将其作为静态资源进行处理，使得前端资源的管理更加方便。
  
• 转换器、通用转换器和格式化器的主动注册：会主动注册 Converter、GenericConverter 和 Formatter 这些 Bean。Converter 可用于将一种数据类型转换为另一种数据类型，例如将字符串转换为日期类型；GenericConverter 是一种更通用的转换机制，提供了更机动的转换方式；Formatter 则偏重于对数据进行格式化操作，好比将日期对象格式化为特定的字符串形式，方便在视图中显示，它们的主动注册可以简化开辟过程，减少手动设置的工作量。
  
• HttpMessageConverters 的支持：支持 HttpMessageConverters。HttpMessageConverters 用于将 HTTP 哀求或响应中的数据在 Java 对象和 HTTP 消息体之间进行转换。例如，将 Java 对象转换为 JSON 或 XML 格式并发送到客户端，或者将客户端发送的 JSON 或 XML 数据转换为 Java 对象，这对于处理 RESTful API 非常重要。
  
• MessageCodesResolver 的主动注册：主动注册 MessageCodesResolver。MessageCodesResolver 通常用于天生和解析消息代码，在进行数据校验等场景中，它可以根据错误信息天生特定的消息代码，以便更好地处理错误信息，使应用程序可以根据消息代码进行不同的错误处理操作。
  
• 静态 index.html 支持：支持静态的 index.html 文件。这意味着如果在静态资源目录下存在 index.html 文件，当用户访问应用程序的根路径时，Spring Boot 会直接提供该文件作为响应，方便进行静态页面的展示，这对于一些单页应用程序（SPA）或者静态站点的部署非常有用。
  
• 主动使用 ConfigurableWebBindingInitializer Bean：主动使用 ConfigurableWebBindingInitializer Bean（本文后续会提及）。这个 Bean 可以对 Web 哀求参数绑定进行初始化操作，例如可以设置数据绑定的日期格式、绑定过程中忽略的字段等，确保哀求参数可以准确地绑定到 Java 对象上。
  

        如果您想要保存 Spring Boot 的这些 MVC 自界说特性，并进行更多的 MVC 自界说操作（如拦截器、格式化器、视图控制器以及其他功能），您可以添加自己的 @Configuration 类，其类型为 WebMvcConfigurer，但不要使用 @EnableWebMvc。
        如果您想要提供 RequestMappingHandlerMapping、RequestMappingHandlerAdapter 或 ExceptionHandlerExceptionResolver 的自界说实例，同时又想保存 Spring Boot 的 MVC 自界说特性，可以声明一个类型为 WebMvcRegistrations 的 Bean，并使用它来提供这些组件的自界说实例。这些自界说实例将担当 Spring MVC 的进一步初始化和设置。如果您想加入并在需要时覆盖后续的处理过程，可以使用 WebMvcConfigurer。
        如果您不想使用主动设置，而且想要完全掌控 Spring MVC，可以添加自己的、带有 @EnableWebMvc 注解的 @Configuration 类。或者，按照 @EnableWebMvc 的 API 文档中描述的那样，添加自己的带有 @Configuration 注解的 DelegatingWebMvcConfiguration。
Jersey

        Jersey 是一个开源的、用于构建 RESTful Web 服务的框架，它是 Java API for RESTful Web Services（JAX-RS）的参考实现。它提供了一组强大的工具和 API，使开辟人员能够轻松地创建、部署和管理 RESTful 服务。
Spring Boot 集成 Jersey

添加依赖

1. <dependency>
2.             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3.             <artifactId>spring-boot-starter-jersey</artifactId>
4. </dependency>

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注册端点

1. package person.wend.springbootlearnexample.config;
3. import org.glassfish.jersey.server.ResourceConfig;
4. import org.springframework.stereotype.Component;
5. import person.wend.springbootlearnexample.controller.JerseyController;
6. import person.wend.springbootlearnexample.controller.UserJerseyController;
8. @Component
9. public class MyJerseyConfig extends ResourceConfig {
10.     public MyJerseyConfig() {
11.         register(JerseyController.class);
12.         register(UserJerseyController.class);
13.     }
14. }

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Jersey 基于 JAX-RS 标准

        Jersey 遵循 JAX-RS 规范，这意味着它提供了标准的注解和 API 来开辟 RESTful Web 服务。例如，使用 @Path 注解来界说资源的 URI 路径，@GET、@POST、@PUT、@DELETE 等注解来界说 HTTP 方法。以下是一个简单的示例：

1. import javax.ws.rs.GET;
2. import javax.ws.rs.Path;
3. import javax.ws.rs.Produces;
4. import javax.ws.rs.core.MediaType;
7. @Path("/hello")
8. public class HelloResource {
9.     @GET
10.     @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
11.     public String sayHello() {
12.         return "Hello, World!";
13.     }
14. }

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在上述代码中：

• @Path("/hello") 界说了资源的 URI 路径为 /hello。
  
• @GET 表示这个方法将处理 HTTP 的 GET 哀求。
  
• @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN) 表示该方法将产生纯文本类型的响应。
  

强大的哀求和响应处理

        Jersey 支持多种媒体类型的哀求和响应处理，包括 JSON、XML、HTML、纯文本等。通过 @Consumes 和 @Produces 注解可以指定哀求和响应的数据类型。例如：

1. import javax.ws.rs.Consumes;
2. import javax.ws.rs.GET;
3. import javax.ws.rs.POST;
4. import javax.ws.rs.Path;
5. import javax.ws.rs.Produces;
6. import javax.ws.rs.core.MediaType;
7. import javax.ws.rs.core.Response;
10. @Path("/user")
11. public class UserResource {
12.     @GET
13.     @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
14.     public User getUser() {
15.         User user = new User("John", 30);
16.         return user;
17.     }
20.     @POST
21.     @Consumes(MediaType.APPLICATION_JSON)
22.     @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)
23.     public Response createUser(User user) {
24.         // 处理用户创建逻辑
25.         return Response.status(Response.Status.CREATED).entity(user).build();
26.     }
27. }

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• @Consumes(MediaType.APPLICATION_JSON) 表示 createUser 方法担当 JSON 类型的哀求体。
  
• @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON) 表示该方法将返回 JSON 类型的响应。
  

Spring Boot 对Servlet 技术栈的嵌入式容器支持

        当您希望采用传统的Servlet栈来构建应用时，您需要添加spring-boot-starter-web依赖，该依赖默认集成了spring-boot-starter-tomcat，意味着您的应用将使用Tomcat作为Web容器。别的，Spring Boot还支持使用Jetty和Undertow作为可选的Web容器。
 Spring Boot 更换容器示例

        以下是一个使用jetty 更换默认的tomcat 的Maven 依赖设置示例。

1. <dependency>
2.         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3.         <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
4.         <exclusions>
5.                 <!-- Exclude the Tomcat dependency -->
6.                 <exclusion>
7.                         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
8.                         <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
9.                 </exclusion>
10.         </exclusions>
11. </dependency>
12. <!-- Use Jetty instead -->
13. <dependency>
14.         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
15.         <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
16. </dependency>

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Reactive

概述

        Reactive 引入了非阻塞I/O模子和变乱驱动架构，旨在进步系统的可伸缩性和响应能力。它答应应用程序以异步方式处理哀求，从而可以在更少的线程上处理更多的并发连接。这使得Reactive Stack非常适合构建微服务架构下的高性能Web服务。

• 特点
  
  
  
  • 异步编程模子：采用回调函数或观察者模式实现异步操作，避免了长时间等待资源开释的标题。
    
  • 背压机制：通过Reactive Streams规范提供流控能力，确保上游不会过快地发送数据给下游，造成系统过载。
    
  • 轻量级线程：使用协程（Coroutines）或其他轻量级线程替换传统线程，降低了上下文切换开销。
    
  • 现代Web容器：通常运行在像Netty如许的非阻塞服务器上，也可以兼容Servlet 3.1+容器。
    
  
  
• 适用场景：特殊适用于需要处理大量并发连接、低耽误要求的应用程序，例如实时聊天室、物联网平台、在线游戏等。
  

实现方式

•  添加依赖：我们需要引入 spring-boot-starter-webflux依赖以支持响应式Web 编程。
  

1. <dependency>
2.             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3.             <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
4. </dependency>

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• 依赖冲突标题 :需要留意的是，当我们在应用程序中同时添加了spring-boot-starter-web和spring-boot-starter-webflux模块的依赖时， Spring Boot 会选择主动设置 Spring MVC，而不是 WebFlux。
  
• 如果项目中同时存在两个依赖，但是我们仍然想使用Webflux 架构，我们可以将所选应用程序类型设置为 SpringApplication.setWebApplicationType(WebApplicationType.REACTIVE) 来强制使用webflux 模块。
  

1. @SpringBootApplication
2. public class SpringBootLearnExampleApplication {
4.     public static void main(String[] args) {
5.         SpringApplication springApplication = new SpringApplication(SpringBootLearnExampleApplication.class);
6.         // 将应用设置为响应式应用
7.         springApplication.setWebApplicationType(WebApplicationType.REACTIVE);
9.         SpringApplication.run(SpringBootLearnExampleApplication.class, args);
10.     }
12. }

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• Spring webFlux 的代码实现有两种方式，基于注释的和函数式编程，两种方式的实现代码与Spring MVC 架构的实现代码基本同等，只不过内部实现原理不同，WebFlux 的函数式是基于WebFlux.fn，而Spring MVC的函数式是基于WebMvc.fn。代码示例请参考上述Spring MVC 的代码实现示例。
  

Spring WebFlux 主动装配

      Spring WebFlux的主动装配与 Spring MVC 的主动装配过程和功能均保持同等，需要留意的是关于WebFlux 自界说注解与MVC 框架不同等。好比如果您希望保存 Spring Boot 对 WebFlux 的这些自界说设置，同时进行更多的 WebFlux 自界说设置（如添加拦截器、自界说格式化器、设置视图控制器等其他功能），可以添加自界说的 @Configuration 类，使其实现 WebFluxConfigurer 接口，但不要使用 @EnableWebFlux 注解。
Spring Boot 对Reactive 技术栈的嵌入式容器支持

        WebFlux默认采用Netty作为其网络通讯框架。不过，您也可以选择设置Tomcat、Jetty或Undertow来替换Netty作为WebFlux的底层传输层。
Servlet Stack 与 Reactive Stack  比较

  特性
  Servlet Stack
  Reactive Stack
  编程模子
  同步
  异步
  线程管理
  线程池
  轻量级线程/协程
  I/O模子
  阻塞I/O
  非阻塞I/O
  性能优化
  适用于中等规模并发
  适用于大规模并发
  生态系统
  成熟稳固
  相对年轻
  Web容器
  Servlet容器（如Tomcat, Jetty）
  非阻塞服务器（如Netty）
  数据流处理
  可以实现但较为复杂
  内置支持
  示例框架
  Spring MVC,Jersey 
  Spring WebFlux
  优雅关机

           默认情况下，全部四个嵌入式 Web 服务器（Jetty、Reactor Netty、Tomcat 和 Undertow）以及反应式和基于 servlet 的 Web 应用程序均启用了优雅关闭。优雅关闭是关闭应用程序上下文的一部分，在制止SmartLifecyclebean 的最早阶段执行。此制止处理使用超时，提供宽限期，在此期间答应完成现有哀求，但不答应新哀求。
            要设置超时时间，请设置spring.lifecycle.timeout-per-shutdown-phase属性，如以下示例所示：
     spring.lifecycle.timeout-per-shutdown-phase=20s
    在宽限期内拒绝哀求

        不答应新哀求的详细方式取决于所使用的 Web 服务器。实现大概会在网络层制止担当哀求，或者它们大概会返回带有特定 HTTP 状态代码或 HTTP 标头的响应。使用持久连接也可以改变制止担当哀求的方式。Jetty、Reactor Netty 和 Tomcat 将制止在网络层担当新哀求。Undertow 将担当新连接，但会立刻响应服务不可用 (503)。以下是四种Web 服务器的优雅关闭API 接口详情：
TomcatWebServer (Spring Boot 3.4.1 API)
NettyWebServer (Spring Boot 3.4.1 API)
JettyWebServer (Spring Boot 3.4.1 API)
UndertowWebServer (Spring Boot 3.4.1 API)
禁用优雅关机

   server.shutdown=immediate
  参考文献

Servlet Web Applications :: Spring Boot

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