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Vert.x 核心手册中文版

翻译: 白石(https://github.com/wjw465150/Vert.x-Core-Manual)

摘要

Vert.x最大的特点就在于异步(底层基于Netty),通过事件循环(EventLoop)来调起存储在异步任务队列(CallBackQueue)中的任务,大大降低了传统阻塞模型中线程对于操作系统的开销。因此相比较传统的阻塞模型,异步模型能够很大层度的提高系统的并发量。

Vert.x除了异步之外,还提供了非常多的吸引人的技术,比如EventBus,通过EventBus可以非常简单的实现分布式消息,进而为分布式系统调用,微服务奠定基础。除此之外,还提供了对多种客户端的支持,比如Redis,RabbitMQ,Kafka等等。

Vert.x异步也带来了编码上的复杂性,想要编写优美的异步代码,就需要对lambda表达式、函数式编程、Reactive等技术非常熟悉才行,否则很容易导致你的代码一团糟,完全没有可读性。另外,异步模型的性能调优、异常处理与同步模型有很大差异,网络中相关资料较少,使用中遇到问题排查困难,这也是目前国内架构师不愿意选择Vert.x的原因。

Vert.x运行在Java虚拟机上,支持多种编程语言,Vert.x是高度模块化的,同一个应用,你可以选择多种编程语言同时开发。在Vert.x 2版本,也就是基于JDK7,还没有lambda的时候,一般来讲,使用JavaScript作为开发语言相对较多,到Vert.x3的时代,因为JDK8的出现,Java已经作为Vert.x主流的开发语言,而Vert.x也被更多的开发者所接受。

Vert.x能干什么

Java能做的,Vert.x都能做。主要讨论,Vert.x善于做哪些事情!

(1)Web开发,Vert.x封装了Web开发常用的组件,支持路由、Session管理、模板等,可以非常方便的进行Web开发。不需要容器!不需要容器!不需要容器!

(2)TCP/UDP开发,Vert.x底层基于Netty,提供了丰富的IO类库,支持多种网络应用开发。不需要处理底层细节(如拆包和粘包),注重业务代码编写。

(3)提供对WebSocket的支持,可以做网络聊天室,动态推送等。

(4)Event Bus(事件总线)是Vert.x的神经系统,通过Event Bus可以实现分布式消息,远程方法调用等等。正是因为Event Bus的存在,Vert.x可以非常便捷的开发微服务应用。

(5)支持主流的数据和消息的访问 redis mongodb rabbitmq kafka 等

(6)分布式锁,分布式计数器,分布式map的支持

Vert.x的一些优势

(1)异步非阻塞

Vert.x就像是跑在JVM之上的Nodejs,所以Vert.x的第一个优势就是这是一个异步非阻塞框架。上面也提到了异步,我们使用ajax来演示的异步,下面使用Vert.x请求远程地址一个代码,可以看到和ajax非常像!

System.out.println("1")
 
WebClient
    .create(vertx)
    .postAbs(REQUEST_URL) // 这里指定的是请求的地址
    .sendBuffer(buffer, res -> { // buffer是请求的数据
 
        if (res.succeeded()) {  
            // 请求远程服务成功
            System.out.println("2")
            
        } else {
            // 请求失败
            resultHandler.handle(Future.failedFuture("请求服务器失败..."));
        }
    });
 
System.out.println("3")

这段代码的执行效果和上面的JavaScript执行的结果是类似的,同样是先打印 1,再打印 3,最后打印 2。

异步也是Vert.x于其他的JavaWeb框架的主要区别。我们这里先不去讨论异步的优势与他的实现原理,只要先知道,Vert.x和JavaScript一样,是一个异步执行的就可以了。

Vert.x和JDK8

Vert.x必须运行在JDK8上,JDK8提供了lambda表达式,可以简化匿名内部类的编写,可以极大的挺高代码的可读性。

上面的代码中看到 在 sendBuffer 这一行里有一个-> 这种形式。这个是Java代码吗? 是的。是JDK8提供的lambda表达式的形式。用于简化匿名内部类的开发。有兴趣的朋友可以了解一下lambda表达式,在使用Vertx进行项目开发时有大量的匿名内部类,因此很多情况会用到。

(2)Vertx支持多种编程语言

Vert.x有一个口号大概是:“我们不去评判那个编程语言更好,你只要选择你想要使用的语言就可以了”。也就是说,在Vert.x上,可以使用JavaScript,Java,Scala,Ruby等等,下面是官网的一个截图

image-20220218092424509

(3)不依赖中间件

Vert.x的底层依赖Netty,因此在使用Vert.x构建Web项目时,不依赖中间件。像Node一样,可以直接创建一个HttServer。就像我们上面第一个例子,可以直接运行main方法,启动一个Http服务,而不需要使用类似于Tomcat的中间件。不依赖中间件进行开发,相对会更灵活一些,安全性也会更高一些。

(4)完善的生态

Vert.x和Spring的对比,有一种使用MacOS和Windows对比的感觉。Vert.x和庞大的Spring家族体系不同,Vert.x提供数据库操作,Redis操作,Web客户端操作,NoSQL数据库的一些操作等常用的结构,很清新,很简洁,但足够使用。下面是从官网截取的一个提供的客户端工具。

image-20220218092459401

(5)为微服务而生

Vert .x提供了各种组件来构建基于微服务的应用程序。通过EventBus可以非常容易的进行服务之间的交互。并且提供了HAZELCAST来实现分布式。

当然了,除了一些优势以外,要在项目中选择使用Vert.x还要考虑一些问题,这里不展开说明,只是根据个人的使用经验提出一些点。

* Vert.x使用JDK8的Lambda,所以要使用Vert.x首先需要对JDK8比较熟悉。当然,对于一个开发者,现在JDK已经出到JDK11了,JDK8的特性也理应该学习一下

* 对于复杂的业务,可能会遇到Callback Hell问题(解决方案也有很多)

* 由于异步的特征、契约创建、更高级的错误处理机制使得开发过程会相对更复杂。(来自并发编程网)

Vert.x技术体系

上面也提到了,Vert.x和Spring一样,也有着完善的生态,具体可以查看https://github.com/vert-x3/vertx-awesome 我们可以看到,每一块内容都提供了多种的实现,有官方支持的版本还有社区版本。下面我们具体介绍下技术体系中官方支持的版本。

(1)核心模块

Vert.x核心模块包含一些基础的功能,如HTTP,TCP,文件系统访问,EventBus、WebSocket、延时与重复执行、缓存等其他基础的功能,你可以在你自己的应用程序中直接使用。可以通过vertx-core模块引用即可。

(2)Web模块

Vert.x Web是一个工具集,虽然核心模块提供了HTTP的支持,但是要开发复杂的Web应用,还需要路由、Session、请求数据读取、Rest支持等等还需要Web模块,这里提供了上述的这些功能的API,便于开发。

除了对Web服务的开发以外,还提供了对Web客户端请求的支持,通过vertx-web-client即可方便的访问HTTP服务。有朋友可能会有疑惑,我明明可以使用JDK提供的URL来请求HTTP服务啊。使用Vert.x一定要注意,Vert.x是一个异步框架,请求HTTP服务是一个耗时操作,所有的耗时,都会阻塞EventBus,导致整体性能被拖垮,因此,对于请求Web服务,一定要使用Vert.x提供的vertx-web-client模块

(3)数据访问模块

Vert.x提供了对关系型数据库、NoSQL、消息中间件的支持,传统的客户端因为是阻塞的,会严重影响系统的性能,因此Vert.x提供了对以上客户端的异步支持。具体支持的数据访问如下:

MongoDB client,JDBC client,SQL common,Redis client,MySQL/PostgreSQLclient

(4)Reactive响应式编程

复杂的异步操作,会导致异步回调地狱的产生,看下面的代码,这是我在Vert.x提供的例子中找到的,我们不去管这段代码干了啥,只是看后面的}就很惊讶了,如果操作更为复杂一些,会嵌套的层次更多,通过reactive可以最小化的简化异步回调地狱。

// create a test table
execute(conn.result(), "create table test(id int primary key, name varchar(255))", create -> {
  // start a transaction
  startTx(conn.result(), beginTrans -> {
    // insert some test data
    execute(conn.result(), "insert into test values(1, 'Hello')", insert -> {
      // commit data
      rollbackTx(conn.result(), rollbackTrans -> {
        // query some data
        query(conn.result(), "select count(*) from test", rs -> {
          for (JsonArray line : rs.getResults()) {
            System.out.println(line.encode());
          }
 
          // and close the connection
          conn.result().close(done -> {
            if (done.failed()) {
              throw new RuntimeException(done.cause());
            }
          });
        });
      });
    });
  });
});

再看一个使用Reactive2构建的多步操作的代码,paramCheckStep,insertPayDtlStep,requestStep等等都是异步方法,但这里就很好的处理了异步回调的问题,不再有那么多层的大括号,代码结构也更清晰.

public void scanPay(JsonObject data, Handler<AsyncResult<JsonObject>> resultHandler) {
    paramCheckStep(data) // 参数校验
            .flatMap(this::insertPayDtlStep) // 插入流水
            .flatMap(x -> requestStep(x, config)) // 请求上游
            .flatMap(this::cleanStep) //参数清理
            .subscribe(ok -> {
                        logger.info("成功结束");
                        resultHandler.handle(Future.succeededFuture(ok));
                    },
                    err -> {
                        logger.error("正在结束", err);
                        resultHandler.handle(Future.failedFuture(err));
                    }
 
            );
}

(5)整合其他模块

邮件客户端

Vert.x提供了一简单STMP邮件客户端,所以你可以在应用程序中发送电子邮件。

STOMP客户端与服务端

Vert.x提供了STOMP协议的实现包括客户端与服务端。

Consul Client

consul是google开源的一个使用go语言开发的服务发现、配置管理中心服务。内置了服务注册与发现框 架、分布一致性协议实现、健康检查、Key/Value存储、多数据中心方案。

RabbitMQ Client Kafka Client

消息队里的客户端支持

JCA适配器

Vert.x提供了Java连接器架构适配器,这允许同任意JavaEE应用服务器进行互操作。

(6)认证与授权

Vert.x提供了简单API用于在应用中提供认证和授权。

Auth common 通用的认证API,可以通过重写AuthProvider类来实现自己的认证

JDBC auth 后台为JDBC的认证实现

JWT auth 用JSON Web tokens认证实现

Shiro auth 使用Apache Shiro认证实现

MongoDB auth MongoDB认证实现

OAuth 2 Oauth2协义认证实现

htdigest auth 这个是新增一种认证的支持

(7)微服务

Vert.x提供多个组件构建基于微服务的应用程序。

比如服务发现(Vert.x Service Discovery)、断路器(Vert.x Circuit Breaker)、配置中心(Vert.x Config)等。


技术是为业务服务的,在选择架构的时候,也要考虑用人的成本,也正是因为如此,国内使用Vert.x的企业还不是很多。但是我相信,未来,一定是异步非阻塞的天下!