Quarkus Reactive 架构

响应式这个词被过度使用，并且与许多概念相关联，例如背压、Monad 或事件驱动架构。因此，让我们明确我们所说的响应式是什么。

响应式是一组构建响应式分布式系统和应用程序的原则和指南。《响应式宣言》将响应式系统描述为具有四个特征的分布式系统

除此之外，《响应式原则白皮书》还列出了一组规则和模式，以帮助构建响应式系统。

响应式系统是一种架构风格，可以概括为：正确完成的分布式系统。依赖异步消息传递有助于强制执行不同组件之间的松散耦合（在空间和时间方面）。您将消息发送到虚拟目的地。接收者可以位于任何位置，甚至可能在消息调度时尚未存在。弹性支柱允许根据负载扩大和缩小各个组件。弹性还提供冗余，这有助于提高韧性。失败是不可避免的。构成响应式系统的组件必须优雅地处理它们，避免级联故障，并自我适应。

响应式系统可以在面对故障和波动的负载下继续处理请求。Quarkus 已经为此量身定制。它提供的功能将帮助您设计、实施和运营响应式系统。

Quarkus 不仅会帮助您构建响应式系统。它还将确保每个组成部分都强制执行响应式原则并高效运行。

效率至关重要，尤其是在云和容器化环境中。CPU 和内存等资源在多个应用程序之间共享。消耗大量内存的贪婪应用程序效率低下，并会给同级应用程序带来惩罚。您可能需要请求更多的内存、CPU 或更大的虚拟机。这要么会增加您的每月云账单，要么会降低您的部署密度。

I/O 是几乎所有现代系统的重要组成部分。无论是调用远程服务、与数据库交互还是向 Broker 发送消息，这些都是基于 I/O 的操作。高效地处理它们对于避免贪婪应用程序至关重要。因此，Quarkus 使用非阻塞 I/O，这允许少量的 OS 线程管理许多并发 I/O。因此，Quarkus 应用程序允许更高的并发性，使用更少的内存，并提高部署密度。

在底层，Quarkus 有一个响应式引擎。该引擎由 Eclipse Vert.x 和 Netty 提供支持，处理非阻塞 I/O 交互。

Quarkus 扩展和应用程序代码可以使用此引擎来编排 I/O 交互、与数据库交互、发送和接收消息等等。

虽然使用非阻塞 I/O 具有巨大的好处，但它并非免费。实际上，它引入了一种与经典框架使用的执行模型截然不同的新执行模型。

传统应用程序使用阻塞 I/O 和命令式（顺序）执行模型。因此，在公开 HTTP 端点的应用程序中，每个 HTTP 请求都与一个线程相关联。通常，该线程将处理整个请求，并且该线程在请求期间仅绑定到服务于该请求。当处理需要与远程服务交互时，它使用阻塞 I/O。线程被阻塞，等待 I/O 的结果。虽然该模型易于开发（因为一切都是顺序的），但它有一些缺点。要处理并发请求，您需要多个线程，因此您需要引入一个工作线程池。此池的大小限制了应用程序的并发性。此外，每个线程在内存和 CPU 方面都有成本。大型线程池会导致贪婪的应用程序。

正如我们上面所看到的，非阻塞 I/O 避免了这个问题。几个线程可以处理许多并发 I/O。如果我们回到 HTTP 端点示例，请求处理将在其中一个 I/O 线程上执行。因为只有少数线程，所以您需要明智地使用它们。当请求处理需要调用远程服务时，您不能再阻塞线程。您可以调度 I/O 并传递一个延续，即 I/O 完成后要执行的代码。

此模型效率更高，但我们需要一种编写代码来表达这些延续的方法。

Quarkus 架构基于非阻塞 I/O 和消息传递，允许支持多种响应式开发模型，这些模型在表达延续的方式上各不相同。使用 Quarkus 编写响应式代码的两种主要方法是

首先，Mutiny 是一个直观的、事件驱动的响应式编程库。使用 Mutiny，您可以编写事件驱动的代码。您的代码是一个接收事件并处理它们的管道。管道中的每个阶段都可以看作是一个延续，因为当管道的上游部分发出事件时，Mutiny 会调用它们。

Mutiny API 经过定制，可以提高代码库的可读性和可维护性。Mutiny 提供了编排异步操作所需的一切，包括并发执行。它还提供了大量的运算符来操作单个事件和事件流。

协程是一种按顺序编写异步代码的方法。它会在 I/O 期间暂停代码的执行，并将代码的其余部分注册为延续。当使用 Kotlin 进行开发并且只需要表达顺序组合（相互依赖的异步任务链）时，Kotlin 协程非常有用。

更改您的开发模型并不简单。它需要以非阻塞方式重新学习和重构代码。幸运的是，您不必这样做！

由于其响应式引擎，Quarkus 本质上是响应式的。但是，作为应用程序开发人员，您不必编写响应式代码。Quarkus 统一了响应式和命令式。这意味着您可以在 Quarkus 上编写传统的阻塞应用程序。但是如何避免阻塞 I/O 线程呢？Quarkus 实现了 Proactor 模式，该模式在需要时切换到工作线程。

由于代码中的提示（例如 @Blocking 和 @NonBlocking 注解），Quarkus 扩展可以决定应用程序逻辑何时阻塞或非阻塞。如果我们回到上面的 HTTP 端点示例，HTTP 请求始终在 I/O 线程上接收。然后，将该请求调度到您的代码的扩展决定是在 I/O 线程上调用它（避免线程切换）还是在工作线程上调用它。此决定取决于扩展。例如，Quarkus REST（以前的 RESTEasy Reactive）扩展使用 @Blocking 注解来确定是否需要使用工作线程调用该方法，或者是否可以使用 I/O 线程调用该方法。

Quarkus 务实且通用。您可以决定如何开发和执行应用程序。您可以使用命令式方式、响应式方式或混合它们，在应用程序的高并发部分使用响应式。

Quarkus 提供了大量的响应式 API 和功能。本节列出了最重要的功能，但这不是一个详尽的列表。Quarkus 在每个版本中都会添加新功能，并且 Quarkiverse 提出了许多启用响应式的扩展。