Reactive-MongoDB异步Java Driver解读

  • 作者:zccc
  • 来源:网络
  • 2020-09-17 15:16:31

一、关于 异步驱动 从3.0 版本开始,MongoDB 开始提供异步方式的驱动(Java Async Driver),这为应用提供了一种更高性能的选择。 但实质上,使用同步驱动(Java Sync Driver)的项...

一、关于 异步驱动

从3.0 版本开始,MongoDB 开始提供异步方式的驱动(Java Async Driver),这为应用提供了一种更高性能的选择。

但实质上,使用同步驱动(Java Sync Driver)的项目也不在少数,或许是因为先入为主的原因(同步Driver的文档说明更加的完善),又或者是为了兼容旧的 MongoDB 版本。

无论如何,由于 Reactive 的发展,未来使用异步驱动应该是一个趋势。

在使用 Async Driver 之前,需要对 Reactive 的概念有一些熟悉。

二、理解 Reactive (响应式)

响应式(Reactive)是一种异步的、面向数据流的开发方式,最早是来自于.NET 平台上的 Reactive Extensions 库,随后被扩展为各种编程语言的实现。

在著名的 Reactive Manifesto(响应式宣言) 中,对 Reactive 定义了四个特征:

及时响应(Responsive):系统能及时的响应请求。 有韧性(Resilient):系统在出现异常时仍然可以响应,即支持容错。 有弹性(Elastic):在不同的负载下,系统可弹性伸缩来保证运行。 消息驱动(Message Driven):不同组件之间使用异步消息传递来进行交互,并确保松耦合及相互隔离。

在响应式宣言的所定义的这些系统特征中,无一不与响应式的流有若干的关系,于是乎就有了 2013年发起的 响应式流规范(Reactive Stream Specification)。

https://www.reactive-streams.org/

其中,对于响应式流的处理环节又做了如下定义:

具有处理无限数量的元素的能力,即允许流永不结束 按序处理 异步地传递元素 实现非阻塞的负压(back-pressure)

Java 平台则是在 JDK 9 版本上发布了对 Reactive Streams 的支持。

下面介绍响应式流的几个关键接口:

Publisher

Publisher 是数据的发布者。Publisher 接口只有一个方法 subscribe,用于添加数据的订阅者,也就是 Subscriber。

Subscriber

Subscriber 是数据的订阅者。Subscriber 接口有4个方法,都是作为不同事件的处理器。在订阅者成功订阅到发布者之后,其 onSubscribe(Subscription s) 方法会被调用。

Subscription 表示的是当前的订阅关系。

当订阅成功后,可以使用 Subscription 的 request(long n) 方法来请求发布者发布 n 条数据。发布者可能产生3种不同的消息通知,分别对应 Subscriber 的另外3个回调方法。

数据通知:对应 onNext 方法,表示发布者产生的数据。

错误通知:对应 onError 方法,表示发布者产生了错误。

结束通知:对应 onComplete 方法,表示发布者已经完成了所有数据的发布。

在上述3种通知中,错误通知和结束通知都是终结通知,也就是在终结通知之后,不会再有其他通知产生。

Subscription

Subscription 表示的是一个订阅关系。除了之前提到的 request 方法之外,还有 cancel 方法用来取消订阅。需要注意的是,在 cancel 方法调用之后,发布者仍然有可能继续发布通知。但订阅最终会被取消。

这几个接口的关系如下图所示:

图片出处:http://wiki.jikexueyuan.com/index.php/project/reactor-2.0/05.html

MongoDB 的异步驱动为 mongo-java-driver-reactivestreams 组件,其实现了 Reactive Stream 的上述接口。

> 除了 reactivestream 之外,MongoDB 的异步驱动还包含 RxJava 等风格的版本,有兴趣的读者可以进一步了解

http://mongodb.github.io/mongo-java-driver-reactivestreams/1.11/getting-started/quick-tour-primer/

三、使用示例

接下来,通过一个简单的例子来演示一下 Reactive 方式的代码风格:

A. 引入依赖

org.mongodbmongodb-driver-reactivestreams1.11.0

> 引入mongodb-driver-reactivestreams 将会自动添加 reactive-streams, bson, mongodb-driver-async组件

B. 连接数据库

//服务器实例表Listservers=newArrayList();servers.add(newServerAddress("localhost",27018));//配置构建器MongoClientSettings.BuildersettingsBuilder=MongoClientSettings.builder();//传入服务器实例settingsBuilder.applyToClusterSettings(builder->builder.hosts(servers));//构建Client实例MongoClientmongoClient=MongoClients.create(settingsBuilder.build());

C. 实现文档查询

//获得数据库对象MongoDatabasedatabase=client.getDatabase(databaseName);//获得集合MongoCollectioncollection=database.getCollection(collectionName);//异步返回PublisherFindPublisherpublisher=collection.find();//订阅实现publisher.subscribe(newSubscriber(){@OverridepublicvoidonSubscribe(Subscriptions){System.out.println("start...");//执行请求s.request(Integer.MAX_VALUE);}@OverridepublicvoidonNext(Documentdocument){//获得文档System.out.println("Document:"+document.toJson());}@OverridepublicvoidonError(Throwablet){System.out.println("erroroccurs.");}@OverridepublicvoidonComplete(){System.out.println("finished.");}});

注意到,与使用同步驱动不同的是,collection.find()方法返回的不是 Cursor,而是一个 FindPublisher对象,这是Publisher接口的一层扩展。

而且,在返回 Publisher 对象时,此时并没有产生真正的数据库IO请求。真正发起请求需要通过调用 Subscription.request()方法。

在上面的代码中,为了读取由 Publisher 产生的结果,通过自定义一个Subscriber,在onSubscribe 事件触发时就执行 数据库的请求,之后分别对 onNext、onError、onComplete进行处理。

尽管这种实现方式是纯异步的,但在使用上比较繁琐。试想如果对于每个数据库操作都要完成一个Subscriber 逻辑,那么开发的工作量是巨大的。

为了尽可能复用重复的逻辑,可以对Subscriber的逻辑做一层封装,包含如下功能:

使用 List 容器对请求结果进行缓存 实现阻塞等待结果的方法,可指定超时时间 捕获异常,在等待结果时抛出

代码如下:

publicclassObservableSubscriberimplementsSubscriber{//响应数据privatefinalListreceived;//错误信息privatefinalListerrors;//等待对象privatefinalCountDownLatchlatch;//订阅器privatevolatileSubscriptionsubscription;//是否完成privatevolatilebooleancompleted;publicObservableSubscriber(){this.received=newArrayList();this.errors=newArrayList();this.latch=newCountDownLatch(1);}@OverridepublicvoidonSubscribe(finalSubscriptions){subscription=s;}@OverridepublicvoidonNext(finalTt){received.add(t);}@OverridepublicvoidonError(finalThrowablet){errors.add(t);onComplete();}@OverridepublicvoidonComplete(){completed=true;latch.countDown();}publicSubscriptiongetSubscription(){returnsubscription;}publicListgetReceived(){returnreceived;}publicThrowablegetError(){if(errors.size()>0){returnerrors.get(0);}returnnull;}publicbooleanisCompleted(){returncompleted;}/***阻塞一定时间等待结果**@paramtimeout*@paramunit*@return*@throwsThrowable*/publicListget(finallongtimeout,finalTimeUnitunit)throwsThrowable{returnawait(timeout,unit).getReceived();}/***一直阻塞等待请求完成**@return*@throwsThrowable*/publicObservableSubscriberawait()throwsThrowable{returnawait(Long.MAX_VALUE,TimeUnit.MILLISECONDS);}/***阻塞一定时间等待完成**@paramtimeout*@paramunit*@return*@throwsThrowable*/publicObservableSubscriberawait(finallongtimeout,finalTimeUnitunit)throwsThrowable{subscription.request(Integer.MAX_VALUE);if(!latch.await(timeout,unit)){thrownewMongoTimeoutException("PublisheronCompletetimedout");}if(!errors.isEmpty()){throwerrors.get(0);}returnthis;}}

借助这个基础的工具类,我们对于文档的异步操作就变得简单多了。

比如对于文档查询的操作可以改造如下:

ObservableSubscribersubscriber=newObservableSubscriber();collection.find().subscribe(subscriber);//结果处理subscriber.get(15,TimeUnit.SECONDS).forEach(d->{System.out.println("Document:"+d.toJson());});

当然,这个例子还有可以继续完善,比如使用 List 作为缓存,则要考虑数据量的问题,避免将全部(或超量) 的文档一次性转入内存。

作者:唐卓章

华为技术专家,多年互联网研发/架设经验,关注NOSQL 中间件高可用及弹性扩展,在分布式系统架构性能优化方面有丰富的实践经验,目前从事物联网平台研发工作,致力于打造大容量高可用的物联网服务。

<a href=http://www.xinnet.com target=_blank>新网</a><a href=http://www.xinnet.com/cs/cs.html target=_blank>箭头云服务器</a>

  • 相关专题

免责声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,也不承认相关法律责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,请发送邮件至:operations@xinnet.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。

相关文章

免费咨询获取折扣