一文读懂响应式编程到底是什么？本文作者知秋

文章插图
本文作者知秋，节选自《Java编程方法论：响应式Spring Reactor 3设计与实现》一书。
-------
最近几年，随着Go、Node 等新语言、新技术的出现， Java 作为服务器端开发语言老大的地位受到了不小的挑战。虽然Java 的市场地位在短时间内并不会发生改变，但Java 社区还是将挑战视为机遇，并努力、不断地提高自身应对高并发服务器端开发场景的能力。
?为了应对高并发服务器端开发场景，在2009 年，微软提出了一个更优雅地实现异步编程的方式—— Reactive Programming，我们称之为响应式编程。
随后，各语言很快跟进，都拥有了属于自己的响应式编程实现。比如， JavaScript 语言就在ES6 中通过Promise 机制引入了类似的异步编程方式。同时， Java 社区也在快速发展， Netflix 和LightBend 公司提供了RxJava 和Akka Stream 等技术，使得Java 平台也有了能够实现响应式编程的框架。
当下，我们通过Mina 和Netty 这样的NIO 框架其实就能完成高并发下的服务器端开发任务，但这样的技术只掌握在少数高级开发人员手中，因为它们难度较大，并不适合大部分普通开发者。
虽然目前已经有不少公司在实践响应式编程，但整体来说，其应用范围依旧不大。出现这种情况的原因在于当下缺少简单、易用的技术，这些技术需要能使响应式编程更加普及，并做到如同Spring MVC 一样结合Spring 提供的服务对各种技术进行整合。
在2017 年9 月28 日， Spring 5 正式发布。 Spring 5 发布最大的意义在于，它将响应式编程技术的普及向前推进了一大步。而同时，作为在背后支持Spring 5 响应式编程的框架Spring Reactor ，也进入了里程碑式的3.1.0 版本。
响应式编程到底是什么？
在现实生活中，当我们听到有人喊我们名字的时候，会对其进行响应，也就是说，我们是基于事件驱动模式来进行编程的。所以这个过程其实就是下发产生的事件，然后我们作为消费者对下发事件进行一系列的消费。
从这个角度来说，对整个代码的设计应该是针对消费者来进行的。比如，看电影，有些画面我们不想看，那就闭上眼睛；有些声音不想听，那就捂上耳朵。其实这就是对消费者的增强包装，我们把复杂的逻辑拆分开，然后将其分割成一个个小任务进行封装，于是就有了诸如?lter、map、skip、limit 等操作。
01
并发与并行的关系
可以说，并发很好地利用了CPU 时间片的特性，也就是操作系统选择并运行一个任务，接着在下一个时间片内运行另一个任务，并把前一个任务设置成等待状态。其实并发并不意味着并行。
具体列举下面几种情况。
① 有时候，多线程执行会提高应用程序的性能，而有时候反而会降低应用程序的性能。这在 JDK 中Stream API 的使用上体现得很明显，如果任务量很小，而我们又使用了并行流，反而降低了应用程序的性能。
② 在多线程编程中，可能会同时开启或者关闭多个线程，这样会产生很大的性能开销，也降低了应用程序的性能。
③ 当线程同时处于等待I/O 的过程中时，并发可能会阻塞CPU 资源，其后果不仅是用户长时间等待，而且会浪费CPU 的计算资源。
④ 如果几个线程共享了一个数据，情况就会变得有些复杂。我们需要考虑数据在各个线程中的状态是否一致。为了达到数据一致的目的，很可能会使用synchronized 或者lock 相关操作。
现在，你对并发有一定的了解了吧。并发很好，但并不一定会实现并行。并行是在多核CPU 上同一时间运行多个任务或者一个任务分为多块同时执行（如ForkJoin）。单核CPU 的话，就不要考虑并行了。
补充一点，实际上多线程就意味着并发，但是并行只发生在这些线程在同一时间调度、分配到不同CPU 上执行的情况下。也就是说，并行是并发的一种特定形式。一个任务里往往会产生很多元素，这些元素在不参与操作的情况下大都只能处于当前线程中，这时我们可以对其进行ForkJoin ，但这对很多程序员来讲有时候很不好操作、控制，上手难度有些大。这时如果用响应式编程，就可以简单地通过所提供的调度API 轻松做到事件元素的下发、分配，其内部会将每个元素包装成一个任务并提交到线程池中，我们可以根据任务是计算型的还是I/O 型的来选择相应的线程池。
在这里，需要强调一下，线程只是一个对象，不要把它想象成CPU 中的某一个执行核心，这是很多人都在犯的错， CPU 时间片会切换执行这些线程。