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异步 Servlet 都不懂,谈何 WebFlux?

我们日常使用的 SpringMVC,基本上都不是异步 Servlet,而学习 WebFlux,异步 Servlet 是基础,因此松哥还是花点时间来和大家聊一聊什么是异步 Servlet,这有助于大家理解我们为什么需要 WebFlux。

1.什么是异步 Servlet

先来说说什么是非异步 Servlet。

在 Servlet3.0 之前,Servlet 采用 Thread-Per-Request 的方式处理 Http 请求,即每一次请求都是由某一个线程从头到尾负责处理。

如果一个请求需要进行 IO 操作,比如访问数据库、调用第三方服务接口等,那么其所对应的线程将同步地等待 IO 操作完成, 而 IO 操作是非常慢的,所以此时的线程并不能及时地释放回线程池以供后续使用,如果并发量很大的话,那肯定会造性能问题。

传统的 MVC 框架如 SpringMVC 也无法摆脱 Servlet 的桎梏,原因很简单,他们都是基于 Servlet 来实现的。如 SpringMVC 中大家所熟知的 DispatcherServlet(如果大家对于 SpringMVC 的原理不太理解,可以查看松哥之前的系列文章SpringMVC源码解读系列,20 篇干货完美收官!)。

为了解决这一问题,Servlet3.0 中引入了异步 Servlet,然后在 Servlet3.1 中又引入了非阻塞 IO 来进一步增强异步处理的性能。

在正式开整 WebFlux 之前,我们先来了解下异步 Servlet 的一些基本玩法。

2.版本关系

我们要先看看 Servlet 和 Tomcat 之间的对应关系,毕竟异步 Servlet 这种事,用错了 Tomcat 版本可能就不支持了。

下图来自 Tomcat 官网(http://tomcat.apache.org/whichversion.html):

从上图我们可以看出,Servlet3.0 对应的 Tomcat 版本是 7.0.x,Servlet3.1 对应的 Tomcat 版本是 8.0.x。

换句话说,如果我们要使用异步 Servlet,Tomcat 至少要 7.0 以上的版本;如果你还想体验一把非阻塞 IO,那么 Tomcat 至少要 8.0 以上。

接下来的案例小伙伴们记得选好自己本地的 Tomcat 版本。

3.基本玩法

先来看一个大家熟悉的同步 Servlet:

@WebServlet(urlPatterns = "/sync")
public class SyncServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        doGet(request, response);
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        printLog(request, response);
        System.out.println("总耗时:" + (System.currentTimeMillis() - start));
    }

    private void printLog(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        response.getWriter().write("ok");
    }
}

这个 Servlet 大家再熟悉不过了。

前端请求到达后,我们调用 printLog 方法做一些处理,同时把 doGet 方法执行耗时打印出来。

在 printLog 中,我们先休息 3s,然后给前端返回一个字符串给前端。

前端发送请求,最终 doGet 方法中耗时 3001 毫秒。

这是我们大家熟知的同步 Servlet。在整个请求处理过程中,请求会一直占用 Servlet 线程,直到一个请求处理完毕这个线程才会被释放。

接下来我们对其稍微进行改造,使之变为一个异步 Servlet。

有人可能会说,异步有何难?直接把 printLog 方法扔到子线程里边去执行不就行了?但是这样会有另外一个问题,子线程里边没有办法通过 HttpServletResponse 直接返回数据,所以我们一定需要 Servlet 的异步支持,有了异步支持,才可以在子线程中返回数据。

我们来看改造后的代码:

@WebServlet(urlPatterns = "/async",asyncSupported = true)
public class AsyncServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        doGet(request, response);
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
        CompletableFuture.runAsync(() -> printLog(asyncContext,asyncContext.getRequest(),asyncContext.getResponse()));
        System.out.println("总耗时:" + (System.currentTimeMillis() - start));
    }

    private void printLog(AsyncContext asyncContext, ServletRequest request, ServletResponse response){
        try {
            Thread.sleep(3000);
            response.getWriter().write("ok");
            asyncContext.complete();
        } catch (InterruptedException | IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里的改造主要有如下几方面:

  1. @WebServlet 注解上添加 asyncSupported 属性,开启异步支持。
  2. 调用 request.startAsync(); 方法开启异步上下文。
  3. 通过 JDK8 中的 CompletableFuture.runAsync 方法来启动一个子线程(当然也可以自己 new 一个子线程)。
  4. 调用 printLog 方法时的 request 和 response 重新构造,直接从 asyncContext 中获取,注意,这点是【关键】。
  5. 在 printLog 方法中,方法执行完成后,调用 asyncContext.complete() 方法通知异步上下文请求处理完毕。

经过上面的改造之后,现在的控制台打印出来的总耗时几乎可以忽略不计了。

也就是说,有了异步 Servlet 之后,后台 Servlet 的线程会被及时释放,释放之后又可以去接收新的请求,进而提高应用的并发能力。

第一次接触异步 Servlet 的小伙伴可能会有一个误解,以为用了异步 Servlet 后,前端的响应就会加快。这个怎么说呢?后台的并发能力提高了,前端的响应速度自然会提高,但是我们一两个简单的请求是很难看出这种提高的。

4.小结

好啦,今天就和大家分享一下异步 Servlet,作为 WebFlux 的一个前奏。至此,我们的 WebFlux 前奏已经更新了五篇了,即将进入 WebFlux 的殿堂。

前四篇前置知识传送门:

  1. WebFlux 前置知识(一)
  2. WebFlux 前置知识(二)
  3. WebFlux 前置知识(三)
  4. WebFlux 前置知识(四)
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