从JDK11新增HttpClient谈谈非阻塞模型
北京时间 9 月 26 日，Oracle 官方宣布 Java 11 正式发布
一、JDK HTTP Client介绍
JDK11中的17个新特性
JDK11中引入HTTP Client的动机
既有的HttpURLConnection存在许多问题
- 其基类URLConnection当初是设计为支持多协议，但其中大多已经成为非主流（ftp, gopher…）
- API的设计早于HTTP/1.1，过度抽象
- 难以使用，存在许多没有文档化的行为
- 它只支持阻塞模式（每个请求/响应占用一个线程）
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HTTP Client发展史
在JDK11 HTTP Client出现之前
在此之前，可以使用以下工具作为Http客户端
- JDK HttpURLConnection
- Apache HttpClient
- Okhttp
- Spring Rest Template
- Spring Cloud Feign
- 将Jetty用作客户端
- 使用Netty库。还
初探JDK HTTP Client
我们来看一段HTTP Client的常规用法的样例 ——
执行GET请求，然后输出响应体（Response Body）。
HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("http://openjdk.java.net/"))
.build();
client.sendAsync(request, asString())
.thenApply(HttpResponse::body)
.thenAccept(System.out::println)
.join();第一步：创建HttpClient
一般使用JDK 11中的HttpClient的第一步是创建HttpClient对象并进行配置。
- 指定协议（http/1.1或者http/2）
- 转发（redirect）
- 代理（proxy）
- 认证（authenticator）
HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
.version(Version.HTTP_2)
.followRedirects(Redirect.SAME_PROTOCOL)
.proxy(ProxySelector.of(new InetSocketAddress("www-proxy.com", 8080)))
.authenticator(Authenticator.getDefault())
.build();第二步：创建HttpRequest
从HttpRequest的builder组建request
- 请求URI
- 请求method（GET, PUT, POST）
- 请求体（request body）
- Timeout
- 请求头（request header）
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("http://openjdk.java.net/"))
.timeout(Duration.ofMinutes(1))
.header("Content-Type", "application/json")
.POST(BodyPublisher.fromFile(Paths.get("file.json")))
.build()第三步：send
- http client可以用来发送多个http request
- 请求可以被以同步或异步方式发送
1. 同步发送
同步发送API阻塞直到HttpResponse返回
HttpResponse<String> response =
client.send(request, BodyHandler.asString());
System.out.println(response.statusCode());
System.out.println(response.body());2. 异步发送
- 异步发送API立即返回一个CompletableFuture
- 当它完成的时候会获得一个HttpResponse
client.sendAsync(request, BodyHandler.asString())
.thenApply(response -> { System.out.println(response.statusCode());
return response; } )
.thenApply(HttpResponse::body)
.thenAccept(System.out::println);※CompletableFuture是在java8中加入的，支持组合式异步编程
二、从提升单机并发处理能力的技术来看HttpClient的实现细节
提升单机并发处理能力的技术
- 多CPU/多核
- 多线程
- 非阻塞（non-blocking）
Java NIO
Java NIO为Java带来了非阻塞模型。
Lambda表达式
- Lambda表达式可以方便地利用多CPU。
- Lambda表达式让代码更加具有可读性
回调
假设以下代码是一个聊天应用服务器的一部分，该应用以Vert.x框架实现。
(Eclipse Vert.x is a tool-kit for building reactive applications on the JVM.)
向connectHandler方法输入一个Lambda表达式，每当有用户连接到聊天应用时，都会调用该Lambda表达式。这就是一个回调。
这种方式的好处是，应用不必控制线程模型——Vert.x框架为我们管理线程，打理好一切相关复杂性，程序员只考虑和回调就够了。
vertx.createServer()
.connectHandler(socket -> {
socket.dataHandler(new User(socket, this));
}).listen(10_000);注意，这种设计里，不共享任何状态。对象之间通过向事件总线发送消息通信，根本不需要在代码中添加锁或使用synchronized关键字。并发编程变得更加简单。
Future
大量的回调会怎样？请看以下伪代码
(1)->{
(2)->{
(3)->{
(4)->{}
}
}
}大量回调会形成“末日金字塔”。
如何破解？ 使用Future
Future1=(1)->{}
Future2=(Future1.get())->{}
Future3=(Future2.get())->{}
Future4=(Future3.get())->{}但这会造成原本期望的并行处理，变成了串行处理，带来了性能问题。
我们真正需要的是将Future和回调联合起来使用。下面将要讲的CompletableFuture就是结合了Future和回调，其要点是组合不同实例而无需担心末日金字塔问题。
CompletableFuture
(new CompletableFuture()).thenCompose((1)->{})
.thenCompose((2)->{})
.thenCompose((3)->{})
.thenCompose((4)->{})
.join()Reactive Streams
Reactive Streams是一个倡议，它提倡提供一种带有非阻塞背压的异步流处理的标准（Reactive Streams is an initiative to provide a standard for asynchronous stream processing with non-blocking back pressure）。
JDK 9中的java.util.concurrent.Flow中的概念，与Reactive Streams是一对一对等的。java.util.concurrent.Flow是Reactive Streams标准的实现之一。
多CPU的并行机制让处理海量数据的速度更快，消息传递和响应式编程让有限的并行运行的线程执行更多的I/O操作。
HttpClient的实现细节
请求响应的body与reactive streams
- 请求响应的body暴露为reactive streams
- http client是请求的body的消费者
- http client是响应的body的生产者
HttpRequest内部
public abstract class HttpRequest {
...
public interface BodyPublisher
extends Flow.Publisher<ByteBuffer> { ... }
}HttpResponse的内部
public abstract class HttpResponse<T> {
...
public interface BodyHandler<T> {
BodySubscriber<T> apply(int statusCode, HttpHeaders responseHeaders);
}
public interface BodySubscriber<T>
extends Flow.Subscriber<List<ByteBuffer>> { ... }
}