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Spring 實(shí)現(xiàn)三種異步流式接口,干掉接口超時(shí)煩惱

開發(fā) 前端
這篇介紹三種實(shí)現(xiàn)異步流式接口的工具,算是 Spring 知識(shí)點(diǎn)的掃盲。使用起來比較簡(jiǎn)單,沒有什么難點(diǎn),但它們?cè)趯?shí)際業(yè)務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景還是很多的,通過這些工具,可以有效提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)能力。

如何處理比較耗時(shí)的接口?

這題我熟,直接上異步接口,使用 Callable、WebAsyncTask 和 DeferredResult、CompletableFuture等均可實(shí)現(xiàn)。

但這些方法有局限性,處理結(jié)果僅返回單個(gè)值。在某些場(chǎng)景下,如果需要接口異步處理的同時(shí),還持續(xù)不斷地向客戶端響應(yīng)處理結(jié)果,這些方法就不夠看了。

Spring 框架提供了多種工具支持異步流式接口,如 ResponseBodyEmitter、SseEmitter 和 StreamingResponseBody。這些工具的用法簡(jiǎn)單,接口中直接返回相應(yīng)的對(duì)象或泛型響應(yīng)實(shí)體 ResponseEntity<xxxx>,如此這些接口就是異步的,且執(zhí)行耗時(shí)操作亦不會(huì)阻塞 Servlet 的請(qǐng)求線程,不影響系統(tǒng)的響應(yīng)能力。

下面將逐一介紹每個(gè)工具的使用及其應(yīng)用場(chǎng)景。

ResponseBodyEmitter

ResponseBodyEmitter適用于要?jiǎng)討B(tài)生成內(nèi)容并逐步發(fā)送給客戶端的場(chǎng)景,例如:文件上傳進(jìn)度、實(shí)時(shí)日志等,可以在任務(wù)執(zhí)行過程中逐步向客戶端發(fā)送更新。

舉個(gè)例子,經(jīng)常用GPT你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)你提問后,得到的答案并不是一次性響應(yīng)呈現(xiàn)的,而是逐步動(dòng)態(tài)顯示。這樣做的好處是,讓你感覺它在認(rèn)真思考,交互體驗(yàn)比直接返回完整答案更為生動(dòng)和自然。

圖片圖片

使用ResponseBodyEmitter來實(shí)現(xiàn)下這個(gè)效果,創(chuàng)建 ResponseBodyEmitter 發(fā)送器對(duì)象,模擬耗時(shí)操作逐步調(diào)用 send 方法發(fā)送消息。

注意:ResponseBodyEmitter 的超時(shí)時(shí)間,如果設(shè)置為 0 或 -1,則表示連接不會(huì)超時(shí);如果不設(shè)置,到達(dá)默認(rèn)的超時(shí)時(shí)間后連接會(huì)自動(dòng)斷開。其他兩種工具也是同樣的用法,后邊不在贅述了

@GetMapping("/bodyEmitter")
public ResponseBodyEmitter handle() {
    // 創(chuàng)建一個(gè)ResponseBodyEmitter,-1代表不超時(shí)
    ResponseBodyEmitter emitter = new ResponseBodyEmitter(-1L);
    // 異步執(zhí)行耗時(shí)操作
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        try {
            // 模擬耗時(shí)操作
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                System.out.println("bodyEmitter " + i);
                // 發(fā)送數(shù)據(jù)
                emitter.send("bodyEmitter " + i + " @ " + new Date() + "\n");
                Thread.sleep(2000);
            }
            // 完成
            emitter.complete();
        } catch (Exception e) {
            // 發(fā)生異常時(shí)結(jié)束接口
            emitter.completeWithError(e);
        }
    });
    return emitter;
}

實(shí)現(xiàn)代碼非常簡(jiǎn)單。通過模擬每2秒響應(yīng)一次結(jié)果,請(qǐng)求接口時(shí)可以看到頁面數(shù)據(jù)在動(dòng)態(tài)生成。效果與 GPT 回答基本一致。

圖片圖片

SseEmitter

SseEmitter 是 ResponseBodyEmitter 的一個(gè)子類,它同樣能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)容生成,不過主要將它用在服務(wù)器向客戶端推送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),如實(shí)時(shí)消息推送、狀態(tài)更新等場(chǎng)景。在我之前的一篇文章 我有 7種 實(shí)現(xiàn)web實(shí)時(shí)消息推送的方案 中詳細(xì)介紹了 Server-Sent Events (SSE) 技術(shù),感興趣的可以回顧下。

圖片圖片

SSE在服務(wù)器和客戶端之間打開一個(gè)單向通道,服務(wù)端響應(yīng)的不再是一次性的數(shù)據(jù)包而是text/event-stream類型的數(shù)據(jù)流信息,在有數(shù)據(jù)變更時(shí)從服務(wù)器流式傳輸?shù)娇蛻舳恕?/p>

圖片圖片

整體的實(shí)現(xiàn)思路有點(diǎn)類似于在線視頻播放,視頻流會(huì)連續(xù)不斷的推送到瀏覽器,你也可以理解成,客戶端在完成一次用時(shí)很長(zhǎng)(網(wǎng)絡(luò)不暢)的下載。

客戶端JS實(shí)現(xiàn),通過一次 HTTP 請(qǐng)求建立連接后,等待接收消息。此時(shí),服務(wù)端為每個(gè)連接創(chuàng)建一個(gè) SseEmitter 對(duì)象,通過這個(gè)通道向客戶端發(fā)送消息。

<body>
<div id="content" style="text-align: center;">
    <h1>SSE 接收服務(wù)端事件消息數(shù)據(jù)</h1>
    <div id="message">等待連接...</div>
</div>
<script>
    let source = null;
    let userId = 7777

    function setMessageInnerHTML(message) {
        const messageDiv = document.getElementById("message");
        const newParagraph = document.createElement("p");
        newParagraph.textContent = message;
        messageDiv.appendChild(newParagraph);
    }

    if (window.EventSource) {
        // 建立連接
        source = new EventSource('http://127.0.0.1:9033/subSseEmitter/'+userId);
        setMessageInnerHTML("連接用戶=" + userId);
        /**
         * 連接一旦建立,就會(huì)觸發(fā)open事件
         * 另一種寫法:source.onopen = function (event) {}
         */
        source.addEventListener('open', function (e) {
            setMessageInnerHTML("建立連接。。。");
        }, false);
        /**
         * 客戶端收到服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)
         * 另一種寫法:source.onmessage = function (event) {}
         */
        source.addEventListener('message', function (e) {
            setMessageInnerHTML(e.data);
        });
    } else {
        setMessageInnerHTML("你的瀏覽器不支持SSE");
    }
</script>
</body>

在服務(wù)端,我們將 SseEmitter 發(fā)送器對(duì)象進(jìn)行持久化,以便在消息產(chǎn)生時(shí)直接取出對(duì)應(yīng)的 SseEmitter 發(fā)送器,并調(diào)用 send 方法進(jìn)行推送。

private static final Map<String, SseEmitter> EMITTER_MAP = new ConcurrentHashMap<>();

@GetMapping("/subSseEmitter/{userId}")
public SseEmitter sseEmitter(@PathVariable String userId) {
    log.info("sseEmitter: {}", userId);
    SseEmitter emitterTmp = new SseEmitter(-1L);
    EMITTER_MAP.put(userId, emitterTmp);
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        try {
            SseEmitter.SseEventBuilder event = SseEmitter.event()
                    .data("sseEmitter" + userId + " @ " + LocalTime.now())
                    .id(String.valueOf(userId))
                    .name("sseEmitter");
            emitterTmp.send(event);
        } catch (Exception ex) {
            emitterTmp.completeWithError(ex);
        }
    });
    return emitterTmp;
}

@GetMapping("/sendSseMsg/{userId}")
public void sseEmitter(@PathVariable String userId, String msg) throws IOException {
    SseEmitter sseEmitter = EMITTER_MAP.get(userId);
    if (sseEmitter == null) {
        return;
    }
    sseEmitter.send(msg);
}

接下來向 userId=7777 的用戶發(fā)送消息,127.0.0.1:9033/sendSseMsg/7777?msg=歡迎關(guān)注-->程序員小富,該消息可以在頁面上實(shí)時(shí)展示。

圖片圖片

而且SSE有一點(diǎn)比較好,客戶端與服務(wù)端一旦建立連接,即便服務(wù)端發(fā)生重啟,也可以做到自動(dòng)重連。

圖片圖片

StreamingResponseBody

StreamingResponseBody 與其他響應(yīng)處理方式略有不同,主要用于處理大數(shù)據(jù)量或持續(xù)數(shù)據(jù)流的傳輸,支持將數(shù)據(jù)直接寫入OutputStream。

例如,當(dāng)我們需要下載一個(gè)超大文件時(shí),使用 StreamingResponseBody 可以避免將文件數(shù)據(jù)一次性加載到內(nèi)存中,而是持續(xù)不斷的把文件流發(fā)送給客戶端,從而解決下載大文件時(shí)常見的內(nèi)存溢出問題。

接口實(shí)現(xiàn)直接返回 StreamingResponseBody 對(duì)象,將數(shù)據(jù)寫入輸出流并刷新,調(diào)用一次flush就會(huì)向客戶端寫入一次數(shù)據(jù)。

@GetMapping("/streamingResponse")
public ResponseEntity<StreamingResponseBody> handleRbe() {

    StreamingResponseBody stream = out -> {
        String message = "streamingResponse";
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            try {
                out.write(((message + i) + "\r\n").getBytes());
                out.write("\r\n".getBytes());
                //調(diào)用一次flush就會(huì)像前端寫入一次數(shù)據(jù)
                out.flush();
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    };
    return ResponseEntity.ok().contentType(MediaType.TEXT_HTML).body(stream);
}

demo這里輸出的是簡(jiǎn)單的文本流,如果是下載文件那么轉(zhuǎn)換成文件流效果是一樣的。

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總結(jié)

這篇介紹三種實(shí)現(xiàn)異步流式接口的工具,算是 Spring 知識(shí)點(diǎn)的掃盲。使用起來比較簡(jiǎn)單,沒有什么難點(diǎn),但它們?cè)趯?shí)際業(yè)務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景還是很多的,通過這些工具,可以有效提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)能力。

文中 Demo Github 地址:https://github.com/chengxy-nds/Springboot-Notebook/tree/master/springboot101/%E9%80%9A%E7%94%A8%E5%8A%9F%E8%83%BD/springboot-streaming

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 程序員小富
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