Spring Cloud（14）——Function

Spring Cloud Function

Spring Cloud Function专注于提供一些与业务无关的函数功能。它允许用户把java.util.function.Function、java.util.function.Consumer和java.util.function.Supplier类型的bean直接对外发布。

 

通过Http对外发布

Function、Consumer、Supplier可以直接以Http的方式对外发布，这需要我们添加spring-cloud-starter-function-web依赖。

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-function-web</artifactId>
</dependency>

默认会发布到根路径，资源名称就是对应的bean名称。比如下面的代码中定义了一个名称为uppercase的Function类型的bean，它默认会发布到/uppercase，对应的请求方式是POST。当我们以POST方式请求/uppercase时如果请求体中传递的数据是abc，则服务端会响应ABC，因为对应处理的uppercase Function会把接入的参数转为大写后再返回。

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  @Bean
  public Function<String, String> uppercase() {
    return value -> value.toUpperCase();
  }

}

如果我们更习惯基于Reactive编程，则可以定义入参和出参为reactor.core.publisher.Flux。

@Bean
public Function<Flux<String>, Flux<String>> uppercase() {
  return flux -> flux.map(value -> value.toUpperCase());
}

Consumer和Supplier也是类似的。Function可以接收一个参数进行处理后再返回一个结果，Consumer是只接收参数进行处理，Supplier是不接收参数但是会返回一个结果。在使用的时候可以根据它们的特性选择使用Function、Consumer还是Supplier。下面的定义了consumer、consumerFlux和supplier三个bean，当POST请求/consumer时传递的参数会被简单的输出到控制台，POST请求/consumerFlux时其内部的逻辑是基于Flux编程的，最终也是简单输出；GET请求/supplier时会返回当前时间的字符串表示。

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  @Bean
  public Consumer<String> consumer() {
    return message -> System.out.println("收到消息：" + message);
  }

  @Bean
  public Consumer<Flux<String>> consumerFlux() {
    return stringFlux -> {stringFlux.subscribe(str -> System.out.println("receive message : " + str));};
  }

  @Bean
  public Supplier<String> supplier() {
    return () -> LocalDateTime.now().toString();
  }

}

Function、Consumer和Supplier的输入和输出参数除了可以是字符串以外，还可以是一个对象。当是一个对象时它会被转换为JSON格式，或者从JSON格式转换为对象（入参从JSON转换为对象，出参从对象转换为JSON）。比如下面代码中，当POST请求/functionUser，传递JSON数据{"id":1,"name":"zhangsan"}时会被转换为ID为1，name为zhangsan的User对象，经functionUser对应的Function处理后会把name设置为output:zhangsan，然后再转换为JSON对象返回给客户端，所以客户端会收到{"id":1,"name":"output:zhangsan"}。

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  @Bean
  public Function<User, User> functionUser() {
    return input -> {
      input.setName("output:" + input.getName());
      return input;
    };
  }

  @Data
  public static class User {
    private Long id;
    private String name;
  }

}

Supplier和Consumer也是类似的。

@Bean
public Consumer<Flux<User>> consumerUser() {
  return flux -> flux.subscribe(user -> System.out.println("收到User消息：" + user));
}

@Bean
public Supplier<User> supplierUser() {
  return () -> {
    User user = new User();
    user.setId(System.currentTimeMillis());
    user.setName("User-" + System.nanoTime());
    return user;
  };
}

输入、输出参数还可以是org.springframework.messaging.Message类型。当入参是Message类型时，Http请求的Header会存放到Message的Header中，比如下面这样可以通过Message.getHeaders()拿到Http请求的所有Header信息。

@Bean
public Function<Message<String>, Message<String>> functionMessage() {
  return message -> {
    String payload = "response：" + message.getPayload();
    System.out.println("请求的Headers是：" + message.getHeaders());
    Map<String, Object> headers = new HashMap<>();
    headers.put("responseTime", LocalDateTime.now());
    MessageHeaders messageHeaders = new MessageHeaders(headers);
    return MessageBuilder.createMessage(payload, messageHeaders);
  };
}

当响应的内容也是Message类型时，响应的Message的Header不会作为响应Http的Header，而是会把Message作为一个整体转换为JSON进行返回。比如下面这样：

{
  "payload": "response：abc",
  "headers": {
    "responseTime": "2019-03-07T19:41:18.9",
    "id": "4f244b72-b4fe-d679-6c7e-3a23dbfc9b53",
    "timestamp": 1551958878900
  }
}

Message也可以和复杂对象一起使用，比如下面的代码就定义了Message的payload是User对象，那请求体中的JSON对象会转换为User对象。

@Bean
public Consumer<Flux<Message<User>>> consumerMessage() {
  return flux -> flux.subscribe(message -> System.out.println("收到User消息：" + message.getPayload() + "，消息头是：" + message.getHeaders()));
}

 

通过Stream交互

Spring Cloud Function可以和Spring Cloud Stream一起使用。当只有一个Consumer类型的bean定义时，Consumer的入参会和名为input的Binding绑定，即通过从名为input的Binding接收到的消息会调用Consumer bean进行处理。Spring Cloud Function和Spring Cloud Stream一起使用时需要添加spring-cloud-function-stream依赖和一个Stream实现，笔者选择的是基于RocketMQ的实现，所以添加了spring-cloud-starter-stream-rocketmq依赖。

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rocketmq</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-function-stream</artifactId>
</dependency>

现假设我们的Spring Cloud Function应用中定义了如下这样一个Consumer类型的bean，我们期望它接收的对象来自于Spring Cloud Stream，更直观的说是来自于名为input的Binding。

@Bean
public Consumer<String> consumer() {
  return message -> System.out.println("收到消息：" + message);
}

当我们的Stream的Binder实现采用的RocketMQ，我们可以进行如下定义，它指定了RocketMQ的NameServer的地址，指定input Binding对应的是名为test-topic的Topic。

spring.cloud.stream.rocketmq.binder.namesrv-addr=127.0.0.1:9876
spring.cloud.stream.bindings.input.destination=test-topic
spring.cloud.stream.bindings.input.group=test-group

所以当我们往RocketMQ的test-topic中发送消息时对应的消息就会转而交给定义的Consumer bean进行处理。

DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("test1");
producer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
try {
  producer.start();
  for (int i=0; i<10; i++) {
    org.apache.rocketmq.common.message.Message message = new Message();
    message.setTopic("test-topic");
    message.setTags("tag1");
    message.setBody(("Hello"+i).getBytes());
    producer.send(message);
  }
} catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
} finally {
  producer.shutdown();
}

当我们用上面的代码往test-topic Topic中发送了10条消息后，我们在控制台可能会看到Consumer输出的如下内容。

收到消息：Hello4
收到消息：Hello3
收到消息：Hello1
收到消息：Hello9
收到消息：Hello2
收到消息：Hello0
收到消息：Hello8
收到消息：Hello6
收到消息：Hello7
收到消息：Hello5

同样，它也可以把参数类型定义为org.springframework.messaging.Message，payload也可以是复杂对象。

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("test1");
    producer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
    try {
      producer.start();
      for (int i=0; i<10; i++) {
        org.apache.rocketmq.common.message.Message message = new Message();
        message.setTopic("test-topic");
        message.setTags("tag1");
        User user = new User();
        user.setId(Long.valueOf(i));
        user.setName("User" + i);
        message.setBody(JSON.toJSONString(user).getBytes());
        producer.send(message);
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      producer.shutdown();
    }
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  @Bean
  public Consumer<org.springframework.messaging.Message<User>> consumer() {
    return message -> {
      System.out.println("收到消息：" + message);
      User user = message.getPayload();
      System.out.println(user.getName());
    };
  }

  @Data
  public static class User {
    private Long id;
    private String name;
  }
}

也可以定义Supplier类型的bean，Supplier类型的bean默认会绑定名为output的Binding。下面的代码就定义了一个Supplier类型的bean，返回的是Flux对象，其每秒会产生一条String类型的消息。

@Bean
public Supplier<Flux<String>> supplier() {
  return () -> Flux.interval(Duration.ofSeconds(1)).map(i -> "新消息" + LocalDateTime.now());
}

接着我们可以定义名为output的Binding的destination等信息。比如下面我们定义了其destination为test-topic。

spring.cloud.stream.bindings.output.destination=test-topic
spring.cloud.stream.bindings.output.group=group1

之前我们定义了Consumer对应的名为input的Binding的destination也为test-topic。所以当应用启动后，Supplier会每秒往test-topic发送一条消息，对应的消息会由Consumer接收到。此时会看到Consumer在控制台打印的如下信息。

收到消息：新消息2019-03-08T21:56:20.577
收到消息：新消息2019-03-08T21:56:21.577
收到消息：新消息2019-03-08T21:56:22.577
收到消息：新消息2019-03-08T21:56:23.576
收到消息：新消息2019-03-08T21:56:24.577
收到消息：新消息2019-03-08T21:56:25.576

完整代码如下：

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  @Bean
  public Consumer<String> consumer() {
    return message -> {
      System.out.println("收到消息：" + message);
    };
  }

  @Bean
  public Supplier<Flux<String>> supplier() {
    return () -> Flux.interval(Duration.ofSeconds(1)).map(i -> "新消息" + LocalDateTime.now());
  }

}

当定义Function类型的bean时，因为它同时有入参和出参，默认情况下它的入参会绑定名为input的Binding，出参绑定名为output的Binding。当我们定义下面这样一个Function类型的bean时，它先是把接收到的消息打印到控制台，然后加上response:前缀返回并发送到名为output的Binding。

@Bean
public Function<String, String> function() {
  return input -> {
    System.out.println("Function接收到消息：" + input);
    return "response:" + input;
  };
}

当input和output的Binding定义如下时即表示从test-topic接收到消息，加上response:前缀后又发送到了test-topic1这个Topic上。

spring.cloud.stream.rocketmq.binder.namesrv-addr=127.0.0.1:9876
spring.cloud.stream.bindings.input.destination=test-topic
spring.cloud.stream.bindings.input.group=test-group

spring.cloud.stream.bindings.output.destination=test-topic1
spring.cloud.stream.bindings.output.group=group1

基于上述配置进行测试的完整代码如下。先是通过sendMessages()往test-topic中发送了5条消息，它们会被Function bean处理后再发送到test-topic1中。而receiveMessages()中定义了对test-topic1中消息的监听，它会收到test-topic1中所有的消息。

@SpringBootApplication
public class Application {

  public static void main(String[] args) {
    sendMessages();
    receiveMessages();
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }

  private static void sendMessages() {
    DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("test1");
    producer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
    try {
      producer.start();
      for (int i=0; i<5; i++) {
        org.apache.rocketmq.common.message.Message message = new Message();
        message.setTopic("test-topic");
        message.setTags("tag1");
        message.setBody(("消息-" + i).getBytes());
        producer.send(message);
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      producer.shutdown();
    }
  }

  private static void receiveMessages() {
    DefaultMQPushConsumer consumer = new DefaultMQPushConsumer("group1");
    consumer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
    try {
      consumer.subscribe("test-topic1", "*");
      consumer.setMessageListener(new MessageListenerConcurrently() {

        @Override
        public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> msgs, ConsumeConcurrentlyContext context) {
          msgs.forEach(msg -> {
            System.out.println("消费者收到消息：" + new String(msg.getBody()));
          });
          return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
        }
      });
      consumer.start();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  @Bean
  public Function<String, String> function() {
    return input -> {
      System.out.println("Function接收到消息：" + input);
      return "response:" + input;
    };
  }

}

上述代码运行后你会在控制台看到类似如下输出。

Function接收到消息：消息-4
消费者收到消息：response:消息-4
Function接收到消息：消息-2
Function接收到消息：消息-3
Function接收到消息：消息-0
Function接收到消息：消息-1
消费者收到消息：response:消息-2
消费者收到消息：response:消息-0
消费者收到消息：response:消息-3
消费者收到消息：response:消息-1

Supplier默认会绑定名为output的Binding，Consumer默认会绑定名为input的Binding，Function默认会同时绑定input和output这两个Binding。当同时存在多个Consumer或Function类型的bean时，因为它们都与名为input的Binding绑定，当名为input的Binding中有新消息了，Spring Cloud Function默认会抛出异常，因为它不知道该给哪一个Consumer或Function处理。此时可以指定spring.cloud.function.stream.shared=true，这样多个function类型的bean将共享消息。需要注意的是从RocketMQ的角度来讲，它们都属于一个消费者组，它们在共享消息时每条消息只会被一个消费者消费，比如有消息ABCD，消费者1可能消费了AB，消费者2消费了CD。但是对于Spring Cloud Function Stream来讲，它们对应的都是名为input的Binding，一个Binding只对应一个消费者，它能消费所有的消息，Spring Cloud Function内部在共享消息的时候所有与名为input的Binding绑定的Function或Consumer都将收到所有的消息。

@Bean
public Consumer<String> consumer() {
  return message -> {
    System.out.println("Consumer收到消息：" + message);
  };
}

@Bean
public Function<String, String> function() {
  return input -> {
    System.out.println("Function接收到消息：" + input);
    return "response:" + input;
  };
}

当我们定义了上述这样的Function和Consumer类型的bean，又定义了spring.cloud.function.stream.shared=true，当往名为input的Binding指定的destination发送消息时，我们的控制台会输出类似如下这样的内容。

Function接收到消息：消息-3
Consumer收到消息：消息-3
Function接收到消息：消息-2
Consumer收到消息：消息-2
Function接收到消息：消息-0
Consumer收到消息：消息-0
Function接收到消息：消息-1
Consumer收到消息：消息-1
Function接收到消息：消息-4
Consumer收到消息：消息-4

那如果想精确的把一条消息发送到某个Consumer或Function怎么办呢？Spring Cloud Function Stream允许我们通过头信息stream_routekey来指定需要发送的Consumer或Function对应的bean名称。比如想要名为abc的Consumer处理，就指定stream_routekey的值为abc。

Map<String, Object> headers = new HashMap<>();
headers.put("stream_routekey", "consumer");
MessageHeaders messageHeaders = new MessageHeaders(headers);
for (int i=0; i<5; i++) {
  Message<String> message = MessageBuilder.createMessage("消息" + i, messageHeaders);
  this.sender.send(message);
}

因为笔者使用的基于RocketMQ的实现没有转发最原始的Header到新消息的Header中（会放到RocketMQ的消息的properties中），所以笔者模拟不了指定stream_routekey的效果。

 

参考文档

• https://cloud.spring.io/spring-cloud-static/Finchley.SR2/multi/multi__standalone_streaming_applications.html

（注：本文是基于Spring Cloud Finchley.SR1所写）