Spring Webflux

Este artigo aborda um pouco sobre o módulo Spring Webflux que permite trabalhar com programação reativa em aplicações Java com Spring

Considerando uma aplicação que utiliza programação síncrona e bloqueante, quando um determinado cliente envia uma requisição para o servidor, supondo que seja uma requisição que solicita um grande volume de dados por exemplo, o processamento levará mais tempo até que o cliente receba de volta essa resposta. E se o cliente, em seguida, enviar mais duas requisições posteriores ao servidor, Requisição 2 e Requisição 3, essas ficarão bloqueadas até que a Requisição 1 seja finalizada. Ou seja, gera-se um gargalo na aplicação em casos de processamentos longos. Ao término do processamento da Requisição 1, a Requisição 2 será processada e da mesma maneira, ao término do processamento da Requisição 2, a Requisição 3 será processada. Quando o módulo Spring MVC é utilizado para construir aplicações web, o processamento é dessa maneira, síncrono e bloqueante.

Exemplo do processamento de uma aplicação bloqueante

Agora, considerando uma aplicação assíncrona e não bloqueante, ou seja, dados podem chegar em tempo real e serem processados, se o mesmo cliente do exemplo anterior enviar ao servidor a mesma Requisição 1, solicitando um grande volume de dados e em seguida, enviar mais duas Requisições, 2 e 3, a Requisição 1 não mais bloqueará as requisições que forem chegando posteriores a ela. Isso porque como a aplicação é não bloqueante, as requisições podem ser processadas de forma paralela, não criando bloqueios e nem gargalos na aplicação. Quando o módulo Spring Webflux é utilizado para construir aplicações web, o processamento neste caso é assíncrono e não bloqueante.

Exemplo do processamento de uma aplicação não bloqueante

Spring Webflux

O Spring Webflux é um módulo que foi inserido no Spring Framework 5 e possibilita aplicações web com Spring do lado servidor trabalhar de forma reativa. Para adicioná-lo em uma aplicação Spring Boot, por exemplo, basta inserir sua dependência no arquivo pom.xml e, assim, utilizar todos os recursos que vieram com esse novo módulo.

Dependência do Spring Webflux no arquivo pom.xml

O Spring Webflux é baseado no projeto Reactor, que é uma biblioteca de programação reativa sem bloqueio para a JVM. Assim como o Reactor, ele possui dois tipos: Flux e Mono. Lembrando que na programação reativa trabalha-se com fluxos e não com dados. Sendo assim, o tipo Flux consiste em um fluxo (stream) de 0 a N elementos e o tipo Mono consiste em um fluxo (stream) de 0 ou 1 elemento apenas.

Componentes Web Server-Side

Quando se utiliza o Spring Webflux, há duas maneiras de se criar componentes Web Server-Side. A primeira é a forma tradicional, utilizando anotações, assim como utiliza-se com o Spring MVC na criação de Controllers.

Componente web criado com anotações (forma tradicional)

A segunda maneira de se criar componentes Web Server-Side é utilizando o novo estilo funcional (Serviço reativo funcional), onde os componentes são declarados via funções para rotear e manipular solicitações. Para isso é preciso criar dois componentes, Handler e Router. O Handler é onde manipula-se as requisições e defini-se os retornos como retorno HTTP, Content-Type e Body da resposta. Já o Router é o componente onde defini-se as rotas através de funções, recebendo como argumento do método o Handler já pré-definido para especificar o retorno para cada rota criada.

Exemplo de um Handler

Exemplo de um Router

Servlet Container no Spring Webflux

Quando utiliza-se o Spring Webflux para construir uma aplicação web com Spring Boot, um servidor Netty vem embutido para iniciar a aplicação, diferente de quando utilizamos o Spring MVC, que trás embutido um servidor Tomcat.

O Netty é uma estrutura de servidor que oferece a infraestrutura não bloqueante e trabalha com tempo de execução assíncrono. Por isso é o mais coerente de ser utilizado quando se trabalha com programação reativa.

Spring Data com Spring Webflux

O Spring Data é outro módulo do Spring Framework 5 que obteve suporte a programação reativa. Assim, ele permite utilizar os tipos Flux e Mono para serem mapeados como resultado. Na programação reativa é preciso utilizar os bancos de dados com suporte para a programação reativa, para que todo o fluxo seja assíncrono e não bloqueante. Alguns exemplos de bancos de dados NoSQL são: MongoDB, Redis, Apache Cassandra, etc.

Quando utiliza-se esses tipos de banco, ao se fazer uma persistência de um dado, por exemplo, o driver inicia a transação e ao término, cria uma nova instancia desse objeto para ser retornado. Utilizando um banco de dados SQL tradicional, a transação de uma persistência fica bloqueada até que seja finalizada para a mesma referencia do objeto ser retornada, gerando assim, um ponto de bloqueio na aplicação. Por isso, para garantir que a aplicação seja não bloqueante em todos os pontos de processamento, é preciso utilizar drivers já adaptados para esse tipo de programação reativa.

Para utilizar o Spring Data com MongoDB, por exemplo, basta adicionar sua dependência no arquivo pom.xml.

Dependência do Spring Data MongoDB

E assim como no JpaRepository, é possivel criar um repository e estender o ReactiveMongoRepository para desfrutar de vários métodos prontos para transações com banco de dados, como por exemplo findAll, findById, entre outros. E também, é possível criar métodos customizados e obter como retorno um tipo Flux ou Mono.

Exemplo de repository com ReactiveMongoRepository

Quando utilizar o modelo síncrono com Spring MVC ou assíncrono com Spring Webflux

O Spring Webflux não veio para substituir o Spring MVC. São maneiras diferentes de se construir aplicações web e cada uma tem seu propósito. Por isso, ao escolher entre uma ou outra, é preciso conhecer e definir o objetivo e necessidades da aplicação, para que assim, o melhor módulo seja utilizado.

Para quem se interessar…

Para quem gostou deste tema e gostaria de aprender mais, segue o link de um curso no Youtube onde há o passo a passo de como construir uma API REST reativa com Spring Webflux e MongoDB: https://www.youtube.com/watch?v=jW1YdAb3GZo&list=PL8iIphQOyG-CyD9uuRTMiqxEut5QAKHga