reactive stream 响应式流

1 初识Reactive Stream

反应式流

2015 年反应式流 (Reactive Stream) 规范诞生，定义了如下四个接口：

Subscription 接口定义了连接发布者和订阅者的方法
Publisher 接口定义了发布者的方法
Subscriber 接口定义了订阅者的方法
Processor<T,R> 接口定义了处理器

Reactive Stream(以下简称RS) 规范诞生后，RxJava 从 RxJava 2 开始实现 RS 规范

下图展示了订阅者与发布者交互的典型场景：
RS 基于流进行处理可以更高效地使用内存，把业务逻辑从模板代码中抽离出来，把代码从并发、同步问题中解脱出来，同时还可以提高代码的可读性。

RS 在某些方面是迭代器模式和观察者模式的结合，同时存在数据的 Pull 和 Push。
订阅者先请求 N 个项目，然后发布者推送最多 N 个项目给订阅者。

Java 9 中的 Flow 类定义了反应式编程的API。
实际上就是拷贝了 RS 的四个接口定义，然后放在 java.util.concurrent.Flow 类中。
Java 9 提供了 SubmissionPublisher 和 ConsumerSubscriber 两个默认实现。

Java 8 引入了 Stream 用于流的操作，Java 9 引入的 Flow 也是数据流的操作。
相比之下

Stream 更侧重于流的过滤、映射、整合、收集
而 Flow 更侧重于流的产生与消费(下面的代码基于JDK11)

(1) 订阅 Subscription

Subscription 用于连接 Publisher 和 Subscriber。
Subscriber 只有在请求时才会收到项目，并可以通过 Subscription 取消订阅。
Subscription 主要有两个方法：

request：订阅者调用此方法请求数据
cancel：订阅者调用这个方法来取消订阅，解除订阅者与发布者之间的关系

public static interface Flow.Subscription {
	public void request(long n);
    public void cancel();
}

(2) 发布者 Publisher

Publisher 将数据流发布给注册的 Subscriber。
它通常使用 Executor 异步发布项目给订阅者。
Publisher 需要确保每个订阅的 Subscriber 方法严格按顺序调用。

subscribe：订阅者订阅发布者

@FunctionalInterface
public static interface Flow.Publisher<T> {
	public void subscribe(Subscriber<? super T> subscriber);
}

(3) 订阅者 Subscriber

Subscriber 订阅 Publisher 的数据流，并接受回调。如果 Subscriber 没有发出请求，就不会收到数据。
对于给定订阅（Subscription），调用 Subscriber 的方法是严格按顺序的。

onSubscribe：发布者调用订阅者的这个方法来异步传递订阅
onNext：发布者调用这个方法传递数据给订阅者
onError：当 Publisher 或 Subscriber 遇到不可恢复的错误时调用此方法，之后不会再调用其他方法
onComplete：当数据已经发送完成，且没有错误导致订阅终止时，调用此方法，之后不再调用其他方法

public static interface Subscriber<T> {
	public void onSubscribe(Subscription subscription);
    public void onNext(T item);
    public void onError(Throwable throwable);
    public void onComplete();
}

(4) 处理器 Processor

Processor 位于 Publisher 和 Subscriber 之间，用于做数据转换。可以有多个 Processor 同时使用，组成一个处理链，链中最后一个处理器的处理结果发送给 Subscriber。JDK 没有提供任何具体的处理器。处理器同时是订阅者和发布者，接口的定义也是继承了两者，作为订阅者接收数据，然后进行处理，处理完后作为发布者，再发布出去。

(5) 背压 back pressure

Subscriber 向 Publisher 请求消息，并通过提供的回调方法被激活调用。如果 Publisher 的处理能力比 Subscriber 强得多，需要有一种机制使得 Subscriber 可以通知 Publisher 降低生产速度。Publisher 实现这种功能的机制被称为背压。提供数据生产者和消费者的消息机制，协调它们之间的产销失衡的情况。 Java 9 中的 Flow API 没有提供任何 API 来发信号或者处理背压，需要开发者自行处理背压。jdk 官方建议参考 RxJava 的背压处理方式。

(6) 事件顺序

反应式流中的事件顺序： a.创建发布者和订阅者，分别是 Publisher 和 Subscriber 的实例 b.订阅者调用发布者的 subscribe 进行订阅 c.发布者调用订阅者的 onSubscribe 传递订阅 Subscription d.订阅者调用 Subscription 的 request 方法请求数据 e.发布者调用订阅者的 onNext 方法传递数据给订阅者 f.数据传递完成后发布者调用订阅者的 onComplete 方法通知完成