# Reactor 
## Reactive Programming
响应式编程是一种异步编程范式，关注于`数据流`和`状态变化的传播`。java的响应式编程接口被包含在java9的`Flow`中。

响应式编程范式和观察者设计模式类似，相比于迭代器模式，用户可以选择何时调用`next`方法，reactive stream是基于`发布/订阅`模型的。

> 迭代器模式是`pull-based`，而reactive stream为`push-based`。

### 命令式迁移到响应式
#### 可组合性与可读性
“可组合性"代表编排多个异步任务的能力，通过“组合”，可以将前一个异步任务的输出作为后一个异步任务的输入。或者，可以按照fork-join的形式对异步任务进行编排。

reactor同样能解决“可读性”的问题，在使用传统的callback model编写程序时，随着逻辑的复杂，异步进行的层数也会增加，这将会极大降低代码的可读性和可维护性。

> 在使用call model时，通常需要在回调中执行另一个回调，回调的嵌套通通常会被称为`callback heil`。

reactor提供了复杂的“组合”选项，能够反映抽象异步进程的组织，并且，所有的内容通常都会位于同一层级。

#### Assembly Line
响应式应用中的数据处理类似于流水线，其中，reactor既是传送带又是工作站。数据来源于`original publisher`，最终传传递给`subscriber`。

数据在从publisher传送到subscriber的过程中，可以经过各种转换和其他中间步骤。如果在数据处理的过程中耗费了较多时间，受影响的workstation会向上游发送消息来控制数据的生成速率。

#### Operators
在reactor中，Operator即是Assembly Line中的Workstation。每个operator都会将新的行为添加到`publisher`中，并且前一个publisher包装到一个新的publisher实例中。

故而，operator将整个chain都链接起来，数据来源于第一个publisher，并随着chain移动，依次被每个链接处理，最终由subscriber结束该过程。

#### Nothing Happens Until You subscribe()
当通过reactor编写publisher chain时，数据并不会被泵入到chain中，编写chain只是创建了异步处理的抽象描述。

通过订阅行为，将publisher和subscriber绑定到了一起，订阅行为会触发chain中的数据流。该行为通过内部的signal实现，subscriber将会发送一个`reuqest signal`，该信号会被传递到chain上游，一直被传递到source publisher。

#### backpressure
`传递到上游的信号`该机制也被用于实现backpressure，在assembly line模型中，也被描述为workstation传递给上游的反馈信号，当workstation处理消息比上游workstation满时，会发送该反馈。

reactive stream定义的机制接近于上述描述，其提供两种模式：
- unbounded mode：source publisher可以按其最高速率不受限制的推送数据
- request mode：通过`request`机制向source publisher发送信号，告知其准备好处理最多`n`个元素。

中间的operator也可以在传输过程中对请求做出修改，例如`buffer` operator可以将elements分割为以10个为单位的batch，如果subscriber请求一个buffer，那么上游source publisher可以产生10个元素。

通过backpressure，可以将`push`模型转化为`push-pull`模型：
- 当上游的n个元素已经准备好时，下游可以从上游拉取n个元素
- 当上有没有准备好n个元素时，后续如果n个元素被准备好，其将会被上游推送

#### hot & cold
对于响应式序列，其可以分为两种：
- cold sequence：对于cold sequence，会为每个订阅者重新开始流程，包括source publisher。例如source中若封装了http调用，会为每个subscriber都执行一个新的http请求
- hot sequence：subscriber只有在其订阅后才收到信号，即使没有subscriber在监听，hot sequence仍然能够发送signal

## Subscriber和Publisher
### Publisher
对于publisher，其提供了`subscribe`方法供subscriber进行注册，在执行subscribe方法并向其传入`Subscriber`对象后，上游publisher会调用下游的`onSubscribe`方法，并向`onSubscribe`方法传入`Subscription`对象。下游可以通过`Subscription`对象调用`request(n)`请求。

> 若中间存在operator（例如map）在担任publisher角色的同时，还对上游进行了订阅，那么对上游的实际订阅操作只会在operator被下游subscriber订阅时触发。
>
> `任何变更状态的操作都只在实际subscriber执行订阅操作后被触发`。

### Subscriber
当下游调用`request(n)`方法之后，会向上游请求`n`个数据。上游会向下游发送`onNext`信号来传输生成的数据。
  
## Reactor Core
reactor引入了两个实现`Publisher`的类：`Mono`和`Flux`。
- Flux：代表包含`0...N`个items的reactive sequence
- Mono：代表包含`0...1`个items的reactive sequence

上述两个类代表了在异步处理场景中的大致基数。
- Mono：例如，对于http请求的场景，一个请求只会产生一个响应，故而对响应执行`count`操作并没有任何意义。此时，可以通过`Mono<HttpResponse>`来代表http调用的结果，`Mono`中只提供了上下文中包含`0...1`个元素的对应操作
- 当执行某些`可能会改变异步处理中最大基数的操作`时，可能会导致类型的改变，例如执行`Flux`中的`count`操作将会返回`Mono<Long>`的类型

### Flux `0...n`
![alt text](image.png)

`Flux<T>`是一个标准的`Publisher<T>`，代表基数为`0...n`的异步序列，其可以被`completion signal`或异常所终止。根据reactive stream标准，存在三种signal，且信号会转化为对下游`onNext`、`onComplete`、`onError`的调用。

Flux是一个通用的reactive类型，并且，所有的event type都是可选的。
- 当没有`onNext`事件但是存在`onComplete`事件，代表一个空的有限序列
- 当`onNext`和`onComplete`事件都不存在时，代表一个空的无限序列
- 无限序列并不一定为空，例如`Flux.interval(Duration)`会产生一个`Flux<Long>`，其是无限的并且发送tick

### Mono `0...1`
`Mono<T>`是一个标准的`Publisher<T>`，其通过`onNext`信号发送至多一个item，然后再结束时发送`onComplete`信号结束（成功场景）；或直接发送`onError`信号结束（失败场景）。

大多数Mono实现在调用完subscriber的`onNext`方法之后，预计会立马调用subscriver的`onComplete`方法。但是，`Mono.never`是一个例外，其并不会发送任何信号，并且其`onNext`和`onError`的组合是被明确禁止的。

### 创建Mono/Flux并进行订阅的方式
#### String sequence
如果想要创建String序列，可以通过如下方式：
```java
Flux<String> seq1 = Flux.just("foo", "bar", "foobar");

List<String> iterable = Arrays.asList("foo", "bar", "foobar");
Flux<String> seq2 = Flux.fromIterable(iterable);
```
#### Flux.empty
```java
Mono<String> noData = Mono.empty();
```
#### Flux.range
在下面示例中，`Flux.range`第一个参数是range的起始值，第二个参数是要产生的元素个数
```java
Flux<Integer> numbersFromFiveToSeven = Flux.range(5, 3);
```
故而，其产生的内容为`5,6,7`。

#### Lambda Subscribe
在进行订阅时，`Flux`和`Mono`使用了lambda，在调用subscribe时，有如下几种重载的选择：
```java
// 订阅并触发sequence的产生
subscribe(); 

// 对每个产生的值通过consumer执行处理操作
subscribe(Consumer<? super T> consumer); 

// 在reactive stream异常终止时，对error进行处理
subscribe(Consumer<? super T> consumer,
          Consumer<? super Throwable> errorConsumer); 

// 在sequence处理完时，执行额外的complete操作
subscribe(Consumer<? super T> consumer,
          Consumer<? super Throwable> errorConsumer,
          Runnable completeConsumer);

// 该方法会针对`subscribe`方法产生的`Subscription`对象执行操作
// 该重载已废弃
subscribe(Consumer<? super T> consumer,
          Consumer<? super Throwable> errorConsumer,
          Runnable completeConsumer,
          Consumer<? super Subscription> subscriptionConsumer); 
```
对于subscribe的使用，示例如下
```java
Flux.range(5,3)
                .map(x->{
                    if(x<7) {
                        return x;
                    }
                    throw new RuntimeException(String.format("fucking value {%s} equals or greater than 7", x));
                })
                .subscribe(v->System.out.printf("[%s]-%d\n", Thread.currentThread().getName(), v),
                        (e) -> {
                            System.out.printf("[%s]-Error Caught: %s\n", Thread.currentThread().getName(), e.getMessage());
                        },
                        ()->{
                            System.out.printf("[%s]-Complete: %s\n", Thread.currentThread().getName(), "fucking ended");
                        });
```
其执行结果如下：
```
[main]-5
[main]-6
[main]-Error Caught: fucking value {7} equals or greater than 7
```