本文基于 Vert.x 官網(wǎng) https://vertx.io/ 內(nèi)容，帶領(lǐng)大家學習響應式編程里比較有名的工具包 Vert.x 。文章內(nèi)容取自官網(wǎng)由博主簡化總結(jié)，希望幫助大家理解響應式編程。

• Vert.x 簡介
• Vert.x 特性
• 響應式模式概述
• 總結(jié)

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Vert.x 簡介

官網(wǎng)首頁

先了解 Vert.x 是什么，官網(wǎng)首頁介紹文字可以看出 Vert.x 是由 Eclipse 開發(fā)的一個在 JVM 上 Reactive（響應式） 應用程序。

Reactive（響應式）編程是什么？

響應式編程是一種面向數(shù)據(jù)流和變化傳播的編程范式。這意味著可以在編程語言中很方便地表達靜態(tài)或動態(tài)的數(shù)據(jù)流，而相關(guān)的計算模型會自動將變化的值通過數(shù)據(jù)流進行傳播。

例如在命令式編程設置中，a = b + c 意味著在計算表達式時 a 被分配為 b + c 的結(jié)果，之后 b 和 c 的值進行修改也不會影響 a 值。但是在響應式編程中，只要 b 或 c 的值發(fā)生變化，a 的值就會自動更新，而程序無需顯式地重新執(zhí)行語句 a = b + c 來確定當前分配的 a 值。

如果你了解前端框架的 MVVM 思想，那么你應該能理解這里說的  a = b + c  問題。

官網(wǎng)定義

官網(wǎng)對于 Vert.x 的定義是：一個用于在 JVM 上構(gòu)建響應式應用程序的工具包。

注意 Vert.x 是一個工具包，不是框架。

響應式應用程序既可以隨著工作負載的增長而擴展，也可以在出現(xiàn)故障時具有彈性。響應式應用程序具有響應能力，因為它通過有效利用系統(tǒng)資源并保護自身免受錯誤的影響來控制延遲。

響應式編程不僅僅是體現(xiàn)在編碼 a = b + c  上，更體現(xiàn)在由其開發(fā)出程序的高性能和擴展性上。

Microservices

Vert.x 還有一個大型響應式模塊生態(tài)系統(tǒng)（即由 Eclipse 主導的 Vert.x 社區(qū)）來提供支持，其中包含編寫現(xiàn)代服務時所需的任何內(nèi)容：全面的 Web 技術(shù)棧、響應式數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序、消息傳遞、事件流、集群、指標、分布式跟蹤等。

Vert.x 特性

官網(wǎng)對 Vert.x 的五個特性進行了闡述。

特性

Resource-efficient（資源利用）

與基于阻塞 I/O 的傳統(tǒng)技術(shù)和框架相比，可以用更少的資源處理更多的請求。Vert.x 非常適合各種執(zhí)行環(huán)境，包括虛擬機和容器等受限環(huán)境。

劃重點：不浪費資源，提高部署密度，省錢！

Concurrent and asynchronous（并發(fā)和異步）

通常其他人告訴你異步編程很難，但我們努力使 Vert.x 編程變得很簡單，適合大多數(shù)人，同時不犧牲正確性和性能。

你可以選擇最適合當前任務的模型：callback、Promise、Future、響應式擴展和 (Kotlin) 協(xié)程。

Flexible（使用靈活）

Vert.x 是一個工具包，而不是一個框架，因此它自然具有很強的可組合性和可嵌入性。Vert.x 對你的應用程序結(jié)構(gòu)應該沒有要求。

選擇你需要的模塊和客戶端，并在構(gòu)建應用程序時組合它們。Vert.x 將始終根據(jù)你的需求進行調(diào)整和擴展。

Vert.x is fun（編碼有趣）

忘記復雜性和昂貴的抽象。使用 Vert.x，編寫的內(nèi)容實際上就是要執(zhí)行的內(nèi)容！回歸簡單的設計，忘記一些既定的“最佳實踐”，并享受編寫易于理解的代碼是不會讓你失望的。

我們還有一個友好的社區(qū)，因此你可以向在各種環(huán)境中使用過 Vert.x 的人們學習。

Ecosystem（生態(tài)系統(tǒng)）

Web API、數(shù)據(jù)庫、消息傳遞、事件流、云、注冊表、安全性等應有盡有。Vert.x 提供了適用于現(xiàn)代應用程序的全面的端到端響應式客戶端技術(shù)棧。

如果你找不到想要的東西，那么很有可能其他人已經(jīng)在更廣泛的 Vert.x 開源生態(tài)系統(tǒng)中找到了它。Vert.x 對于你的技術(shù)棧來說是一項很安全的投資。

響應式模式概述

最開始是線程

并發(fā)的經(jīng)典方法是使用線程。多個線程可以存在于單個進程中，執(zhí)行并發(fā)工作并共享相同的內(nèi)存空間。

大多數(shù)應用程序和服務開發(fā)框架都基于多線程。從表面上看每個連接都有 1 個線程的模型令人放心，因為開發(fā)人員可以依賴傳統(tǒng)的命令式代碼。

多線程“簡單”但有限

當工作負載超出工作負載時會發(fā)生什么？（參見 C10k 問題）

C10K 問題就是如何一臺物理機上同時服務 10000 個用戶？C 代表并發(fā)，10K 就是 10000

答案：傳統(tǒng)的阻塞 I/O 模式中，正在進行的請求會創(chuàng)建大量線程，因而需要進行大量上下文切換工作，導致機器資源利用率偏低，因而難以解決C10k問題。

請求執(zhí)行時，有些線程因為在等待 I/O 操作完成會被阻塞，有些線程準備處理 I/O 結(jié)果，有些線程正在執(zhí)行 CPU 密集型任務。

雖然現(xiàn)代內(nèi)核有非常好的調(diào)度程序，但你不能指望它們能夠像處理 5?000 個線程那樣輕松地處理 50?000 個線程。而且創(chuàng)建線程代價也不小，創(chuàng)建一個線程需要幾毫秒，而一個新線程則需要大約 1MB 內(nèi)存。

異步編程：可擴展性和資源效率

使用異步 I/O 時，可以使用更少的線程處理更多并發(fā)連接。當 I/O 操作發(fā)生時，我們不會阻塞線程，而是繼續(xù)執(zhí)行另一個已準備好進行的任務，并在準備就緒后恢復初始任務。

Vert.x 使用事件循環(huán)來實現(xiàn)并發(fā)工作負載。

在事件循環(huán)上運行的代碼不應執(zhí)行阻塞 I/O 或冗長的處理。但如果你有這樣的代碼，請不要擔心，Vert.x 有工作線程和 API 來處理事件循環(huán)中的事件。

選擇最佳的異步編程模型

我們知道異步編程需要付出更多的努力。在 Vert.x 的核心，我們支持 callbacks 和 Promise/Futures，后者是用于鏈接異步操作的簡單而優(yōu)雅的模型。

RxJava 雖然可以實現(xiàn)高級響應式編程，但如果你更喜歡更接近傳統(tǒng)命令式編程的方式，Vert.x 也可以為你提供 Kotlin 協(xié)程的一流支持。

不要讓失敗破壞響應能力

失敗總是會發(fā)生。數(shù)據(jù)庫將出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡將出現(xiàn)故障，或者依賴的某些服務將變得無響應。

Vert.x 提供了控制延遲的工具，包括簡單高效的斷路器。

豐富的生態(tài)系統(tǒng)

Vert.x 生態(tài)包含用于構(gòu)建現(xiàn)代端到端響應式服務的模塊。從高效的響應式數(shù)據(jù)庫客戶端到事件流、消息傳遞和 Web 技術(shù)棧，Vert.x的各個模塊可以分為以下幾類：

• 核心模塊：vertx-core，提供了基礎的TCP、HTTP、文件系統(tǒng)、事件總線等功能，是其他模塊的基礎。
• Web模塊：vertx-web，提供了路由器、模板引擎、身份驗證、Web客戶端等功能，可以方便地開發(fā)Web應用。
• 數(shù)據(jù)訪問模塊：vertx-jdbc-client，vertx-mongo-client，vertx-redis-client，vertx-mysql-client等，提供了對各種數(shù)據(jù)庫的異步訪問支持。
• 消息模塊：vertx-rabbitmq-client，vertx-kafka-client，vertx-amqp-client等，提供了對各種消息中間件的異步訪問支持。
• 各語言模塊：Vert.x 支持多種編程語言，如Java、JavaScript、Ruby、Python、Groovy、Scala等，并提供了友好的API接口。
• 微服務模塊：vertx-service-discovery，vertx-circuit-breaker，vertx-config等，提供了服務發(fā)現(xiàn)、熔斷器、配置管理等功能，可以幫助開發(fā)微服務應用。
• 其他模塊：還有一些其他的模塊，如vertx-mail-client，vertx-auth-common，vertx-dropwizard-metrics等，提供了郵件客戶端、認證、監(jiān)控等功能。

總結(jié)

Vert.x 是一個基于 JVM 的輕量級、高性能響應式工具包，適用于最新的服務端后臺、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)應用架構(gòu)。Vert.x 基于全異步的事件驅(qū)動和非阻塞的 IO 模型，可以使用很少的線程資源處理大量并發(fā)請求。Vert.x 還提供了分布式系統(tǒng)、微服務、數(shù)據(jù)庫、消息傳輸、web開發(fā)支持等特性，使得開發(fā)者可以輕松編寫響應式應用程序，具有很好的擴展性和可靠性。