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Reactive（响应式）编程

Reactor 和Rxjava是Reactive Programming范例的一个具体实现，可以概括为：

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作为反应式编程方向的第一步，Microsoft在.NET生态系统中创建了Reactive Extensions（Rx）库。然后RxJava在JVM上实现了响应式编程。随着时间的推移，通过Reactive Streams工作出现了Java的标准化，这一规范定义了JVM上的反应库的一组接口和交互规则。它的接口已经在父类Flow下集成到Java 9中。

另外Java 8还引入了Stream，它旨在有效地处理数据流（包括原始类型），这些数据流可以在没有延迟或很少延迟的情况下访问。它是基于拉的，只能使用一次，缺少与时间相关的操作，并且可以执行并行计算，但无法指定要使用的线程池。但是它还没有设计用于处理延迟操作，例如I / O操作。其所不支持的特性就是Reactor或RxJava等Reactive API的用武之地。

Reactor 或 Rxjava等反应性API也提供Java 8 Stream等运算符，但它们更适用于任何流序列（不仅仅是集合），并允许定义一个转换操作的管道，该管道将应用于通过它的数据，这要归功于方便的流畅API和使用lambdas。它们旨在处理同步或异步操作，并允许您缓冲，合并，连接或对数据应用各种转换。

首先考虑一下，为什么需要这样的异步反应式编程库？现代应用程序可以支持大量并发用户，即使现代硬件的功能不断提高，现代软件的性能仍然是一个关键问题。

人们可以通过两种方式来提高系统的能力：

通常，Java开发人员使用阻塞代码编写程序。这种做法很好，直到出现性能瓶颈，此时需要引入额外的线程。但是，资源利用率的这种扩展会很快引入争用和并发问题。

更糟糕的是，会导致浪费资源。一旦程序涉及一些延迟（特别是I / O，例如数据库请求或网络调用），资源就会被浪费，因为线程（或许多线程）现在处于空闲状态，等待数据。

所以并行化方法不是灵丹妙药，获得硬件的全部功能是必要的。

第二种方法，寻求现有资源的更高的使用率，可以解决资源浪费问题。通过编写异步，非阻塞代码，您可以使用相同的底层资源将执行切换到另一个活动任务，然后在异步处理完成后返回到当前线程进行继续处理。

但是如何在JVM上生成异步代码？ Java提供了两种异步编程模型：

但是上面两种方法都有局限性。首先多个callback难以组合在一起，很快导致代码难以阅读以及难以维护（称为“Callback Hell”）:

考虑下面一个例子：在用户的UI上展示用户喜欢的top 5个商品的详细信息，如果不存在的话则调用推荐服务获取5个；这个功能的实现需要三个服务支持：一个是获取用户喜欢的商品的ID的接口（userService.getFavorites），第二个是获取商品详情信息接口（favoriteService.getDetails），第三个是推荐商品与商品详情的服务（suggestionService.getSuggestions），基于callback模式实现上面功能代码如下：

如上为了实现该功能，我们写了很多代码，使用了大量callback,这些代码比较晦涩难懂,并且存在代码重复，下面我们使用Reactor来实现等价的功能：

future相比callback要好一些，但尽管CompletableFuture在Java 8上进行了改进，但它们仍然表现不佳。一起编排多个future是可行但是不容易的，它们不支持延迟计算（比如rxjava中的defer操作）和高级错误处理，例如下面例子。考虑另外一个例子：首先我们获取一个id列表，然后根据id分别获取对应的name和统计数据，然后组合每个id对应的name和统计数据为一个新的数据，最后输出所有组合对的值，下面我们使用CompletableFuture来实现这个功能，以便保证整个过程是异步的，并且每个id对应的处理是并发的：

Reactor本身提供了更多的开箱即用的操作符，使用Reactor来实现上面功能代码如下:

如上代码使用reactor方式编写的代码相比使用CompletableFuture实现相同功能来说，更简洁，更通俗易懂。

可组合性，指的是编排多个异步任务的能力，使用先前任务的结果作为后续任务的输入或以fork-join方式执行多个任务。

编排任务的能力与代码的可读性和可维护性紧密相关。随着异步过程层数量和复杂性的增加，能够编写和读取代码变得越来越困难。正如我们所看到的，callback模型很简单，但其主要缺点之一是，对于复杂的处理，您需要从回调执行回调，本身嵌套在另一个回调中，依此类推。那个混乱被称为Callback Hell，正如你可以猜到的（或者从经验中得知），这样的代码很难回归并推理。

Reactor提供了丰富的组合选项，其中代码反映了抽象过程的组织，并且所有内容通常都保持在同一级别（嵌套最小化）。

原材料可以经历各种转换和其他中间步骤，或者是将中间元素聚集在一起形成较大装配线的一部分。如果在装配线中某一点出现堵塞，受影响的工作站可向上游发出信号以限制原材料的向下流动。

虽然Reactive Streams规范根本没有指定运算符，但Reactor或者rxjava等反应库的最佳附加值之一是它们提供的丰富的运算符。这些涉及很多方面，从简单的转换和过滤到复杂的编排和错误处理。

在Reactor中，当您编写Publisher链时，默认情况下数据不会启动。相反，您可以创建异步过程的抽象描述（这可以帮助重用和组合）。

上游传播信号也用于实现背压，我们在装配线中将其描述为当工作站比上游工作站处理速度慢时向上游线路发送的反馈信号。

这将推模型转换为推拉式混合模式，如果上游生产了很多元素，则下游可以从上游拉出n个元素。但是如果元素没有准备好，就会在上游生产出元素后推数据到下游。

生态系统的基本概念

（一）食物链与营养级

食物链（food cycle），简单来说，就是一种生物以另一种生物为食，而另一种生物又以第三种生物为食……彼此就形成一个以食物为纽带的链锁关系。比如在草原中，兔子以草为食，而狐以兔子为食，狼又捕食狐，狼又被更凶猛的虎或狮子捕食，这就是一个食物链。实际上，在自然界食物链是一个很复杂的关系，生物与生物之间存在一个相互制约的关系，是制约一个群落稳定性的重要因素。

营养级（trophic level）是指食物链中的每一个环节。如绿色植物是一个营养级，兔子或食草动物是一个营养级，狼或食肉动物又是一个营养级（图13-4）。营养级实际上就是一个储存能量的一些生物组合，它可划分为第一个营养级（位于最低层，如绿色植物）、第二个营养级（如食草动物）、第三个营养级（食肉动物）……以此类推，还可以有第四个、第五个营养级。

（二）生态系统及其组成

生态系统（ecosystem）一词是由英国植物生态学家Tansley于1935年提出来的。现在的定义是指在一定时间和空间范围内，所有生物和非生物的总和（表13-2）。生态系统是一个复杂的综合体，生物与生物或与非生物之间借助于能量流动、物质循环和信息传递而相互联系、相互影响、相互依存，并形成具有自组织和自调节功能的复合体。

生态系统的范围可大可小，大到全球的生物圈，小到一个池塘等。无论大小如何，生态系统都应包括生产者、消费者、分解者和无机环境四个组成部分。

表13-2 生态系统的结构

（引自郝志功，1988）

无机环境即非生物的物质和能量，其中包括水、气体、土壤和阳光等，阳光是生物的最主要来源。生产者是生态系统中最积极的因素，它包括所有的绿色植物和某些细菌。它们通过光合作用，将二氧化碳和水等无机物转化成有机物，将太阳能储存起来，使生态系统获得能量。消费者是生态系统的消极因素，它不能为生态系统制造有机物和能量，而是直接或间接地依赖于生产者而生存，消费者包括各类动物。分解者也是生态系统的积极因素，是把生态系统中一些复杂的有机物逐步分解为简单的无机物，便于生产者吸收。它包括细菌、真菌、土壤原生动物等。

（三）生态系统中的能量流动和物质循环

生态系统的能量是处于不断的流动之中的。能量流动不仅使生态系统各个部分都能获得能量，保持稳定性，而且使生态系统中各种生物之间建立联系。生态系统中的能量流动是通过食物链来完成的（图13-4）。如绿色植物把太阳能转化成生态系统内部的能量，而食草动物又把绿色植物中的能量转移到第二营养级上，食肉动物又把能量转移到第三营养级。这样，生态系统中的能量就一级一级地流动下去。

生态系统中的能量流动是遵循能量守恒定律的，既不能产生，也不能消亡。由于生态系统是一个开放系统，能量流动是单向的不可逆过程，始终是从能量较丰富的低营养级流向高营养级。生态系统能量流动另一个原则是“十分之一”法则（图13-5），就是在能量流动过程中，前一个营养级的能量转移给后一个营养级的能量效率一般为10%左右，其他的能量通过散热或呼吸、排泄等形式输出生态系统。

图13-4 一个简化了的陆地生态系统及食物链

（引自王翊亭等，1985）

图13-5 生态系统能量传递的“十分之一”法则

（引自祝延成等，1993）

生态系统中的物质循环是指各种物质和元素从环境到生物，又从生物到环境的这种往返不停的运动。维持生命所必需的各种化学元素，通过食物链不停地在生产者、消费者和分解者之间循环反复利用，如氧、碳、氮、磷等元素。以碳为例，它以CO2 的形式，经光合作用被绿色植物或藻类固存，一些食草动物又把这部分碳转移到自己的体内，其中一部分又以CO2 的形式通过呼吸排出体外进入大气，又进行光合作用而循环，一部分以废物排出体外，被分解者分解之后又被植物吸收，余下的通过食物链转移到食肉动物体内。

（四）生态系统的分类

生态系统的分类有多种方案。如按生态系统的生物成分，可分为植物生态系统、动物生态系统、微生物生态系统、人类生态系统；若按生态系统的非生物成分和特征，从宏观上可分为陆地生态系统和水生生态系统；如果按照人类活动及其影响程度，可分为自然生态系统、半自然生态系统和人工复合生态系统。陆地生态系统的类型可简列如下表（表13-3）：

表13-3 陆地生态系统的类型

JAVA的常用的类库有哪些？

一、日志相关类库

日志库是很常见的，因为你在每一个项目中都需要他们。打印日志是服务器端应用中最重要的事情，因为日志是你了解你的程序发生了什么的唯一途径。尽管JDK附带自己的日志库，但是还是有很多更好的选择可用，例如 Log4j 、 SLF4j 和 LogBack。

Java开发人员应该熟悉日志记录的利弊， 并且了解为什么SLF4J要比Log4J要好。

二、JSON解析库

在当今世界的web服务和物联网中(IoT)，JSON已经取代了XML，成为从客户端到服务器传送信息的首选协议。有一个好消息和一个坏消息。坏消息 是JDK没有提供JSON库。好消息是有许多优秀的第三方库可以用来解析和创建JSON消息，如 Jackson 和 Gson

一个Java web开发人员应该熟悉Jackson 和 Gson这两种中的至少一种库。

三、单元测试库

单元测试技术的使用，是区分一个一般的开发者和好的开发者的重要指标。程序员经常有各种借口不写单元测试，但最常见的借口就是缺乏经验和知识。常见的单测框架有 JUnit , Mockito 和PowerMock 。

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四、通用类库

有几个很好的第三方通用库可供Java开发人员使用，例如 Apache Commons 和 Google Guava 。我会经常在我的代码中使用这些通用类库，因为这些类库都是经过无数开发者实践过的，无论是实用性还是在性能等方面都是最佳的。

五、Http 库

我不是很喜欢JDK的一个重要原因就包括他们缺乏对HTTP的支持。虽然可以使用java.net包类，但是这和直接使用像 Apache HttpClient 和 HttpCore 等开源类库比起来麻烦太多了。

尽管JDK 9将开始HTTP 2.0，也对HTTP的支持做了优化，但是我还是强烈建议所有的Java开发人员熟悉流行的HTTP处理类库，例如HttpClient和HttpCore HTTP等库。

六、XML解析库

市面上有很多XML解析的类库，如 Xerces , JAXB , JAXP , Dom4j , Xstream 等。 Xerces2是下一代高性能，完全兼容的XML解析工具。Xerces2定义了 Xerces Native Interface (XNI)规范，并提供了一个完整、兼容标准的 XNI 规范实现。该解析器是完全重新设计和实现的，更简单以及模块化。

七、Excel读写库

许多应用程序需要提供把数据导出到Excel的功能，如果你要做相同的Java应用程序,那么你需要 Apache POI API 。

这是一个非常丰富的类库，你可以从Java程序读写XLS文件。

八、字节码库

如果你正在编写一个框架或者类库。有一些受欢迎的字节码库如 javassist 和 Cglib Nodep 可以供你选择，他们可以让你阅读和修改应用程序生成的字节码。

Javassist使得JAVA字节码操作非常简单。它是一个为编辑Java字节码而生的类库。 ASM 是另一个有用的字节码编辑库。

九、数据库连接池库

如果你的Java应用程序与数据库交互不是使用数据库连接池库的话，那么你就大错特错了。因为在运行时创建数据库连接非常耗时并且会拖慢你的程序。所以墙裂建议使用，有些好用的连接池可供选择，如 Commons Pool 和 DBCP 。

在web应用程序中，web服务器通常提供了这些功能。但是在java项目中需要把数据库连接池的类库导入到应用中。

十、消息传递库

像日志和数据库连接池一样，消息传递也是很多实际的Java项目中必备的。Java提供了JMS Java消息服务，但这不是JDK的一部分,你需要单独的引入jms.jar。类似地，如果您准备使用第三方消息传递协议， Tibco RV 是个不错的选择。

十一、PDF处理库

除了Excel和Word，PDF也是一种常用的文件格式。如果你的应用程序要支持PDF格式的文件处理，你可以使用 iText 和 Apache FOP 类库。两者都提供了非常有用的PDF处理功能。

十二、日期和时间库

在Java之前，JDK的日期和时间库一直被人们所诟病，比如其非线程安全的、不可变的、容易出错等。很多开发人员会选择更好用的 JodaTime 类库。

但是在Java8推出之后，我们就可以彻底放弃JodaTime了，因为Java 8提供了其所有功能。但是，如果你的代码运行在一个低版本的JDK中，那么JodaTime还是值得使用的。

十三、集合类库

虽然JDK有丰富的集合类，但还是有很多第三方类库可以提供更多更好的功能。如 Apache Commons Collections 、 Goldman Sachs collections 、 Google Collections 和 Trove 。Trove尤其有用，因为它提供所有标准Collections 类的更快的版本以及能够直接在原语（primitive）（例如包含int 键或值的Map 等）上操作的Collections 类的功能。

FastUtil是另一个类似的API，它继承了Java Collection Framework，提供了数种特定类型的容器，包括映射map、集合set、列表list、优先级队列（prority queue），实现了java.util包的标准接口（还提供了标准类所没有的双向迭代器），还提供了很大的（64位）的array、set、list，以及快速、实用的二进制或文本文件的I/O操作类。

十四、邮件API

javax.mail 和 Apache Commons Email 提供了发送邮件的api。它们建立在JavaMail API的基础上，提供简化的用法。

十五、HTML解析库

和XML与JSON类似，HTML是另外一种我们可能要打交道的传输格式。值得庆幸的是，我们有jsoup可以大大简化Java应用程序使用HTML。你不仅可以使用 JSoup 解析HTML还可以创建HTML文档。

十六、加密库

Apache Commons家族中的 Commons Codec 就提供了一些公共的编解码实现，比如Base64, Hex, MD5,Phonetic and URLs等等。

十七、嵌入式SQL数据库库

我真的是非常喜欢像 H2 这种内存数据库，他可以嵌入到你的Java应用中。在你跑单测的时候如果你需要一个数据库，用来验证你的SQL的话，他是个很好的选择。顺便说一句,H2不是唯一嵌入式DB，你还有 Apache Derby 和 HSQL 可供选择。

十八、JDBC故障诊断库

有不错的JDBC扩展库的存在使得调试变得很容易，例如P6spy，这是一个针对数据库访问操作的动态监测框架，它使得数据库数据可无缝截取和操纵，而不必对现有应用程序的代码作任何修改。 P6Spy 分发包包括P6Log，它是一个可记录任何 Java 应用程序的所有JDBC事务的应用程序。其配置完成使用时，可以进行数据访问性能的监测。

十九、序列化库

Google Protocol Buffer是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或 RPC 数据交换格式。可用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。目前提供了 C++、Java、Python 三种语言的 API。

二十、网络库

一些有用的网络库主要有 Netty 的和 Apache MINA 。如果您正在编写一个应用程序，你需要做的底层网络任务，可以考虑使用这些库。

这都是每位Java开发人员应该熟悉的，并且十分有用的库。Java生态系统非常庞大的，你会发现有很多不同的类库可以做不同的事情。每个你想到的东西，都可能有一个库可以做到。

要相信，你遇到的问题，肯定不止你一个遇到过。

要相信，也许有很多人比你更勤奋。

要相信，你用或不用，轮子就在那里。

要相信，使用这些类库，你和你的代码都会变得更好。

原文链接：

Java新型技术有啥？

1、DevOps (Docker and Jenkins)

过去的一年，越来越多的公司正在转型DevOps,DevOps非常庞大，需要学习很多工具和原理，如果你是一个有经验的Java程序员,愿意学习环境管理、自动化和整体改进，你也可以成为DevOps工程师。

2、Java 9 - Java 15

相信现在很多Java开发人员主要使用的Java版本还是以Java 8为主，虽然Java 9 - Java 13已经推出了有一段时间。

但是作为Java程序员，我们可能因为某些原因没办法在线上环境真正的进行JDK的升级，但是花一些时间学习Java 9、Java 10、Java 11、Java 12和 Java 13的新特性还是有必要的。

另外，大家可以重点关注一些关键特性，如GC相关的特性、对编码风格有改变的特性等。还有就是Java的LTS版本（Java 8、Java 11）要重点学习。

3、Spring Framework 5

2017年我们见证了Spring和Java生态系统的许多重大升级，Spring 5.0就是其中之一。 Spring 5 的新反应式编程模型、HTTP/2 支持，以及 Spring 通过 Kotlin 对函数式编程的全面支持这些都值得我们好好了解一下。

4、Spring Security 5.0

Spring Security 5.0 提供了许多新功能，并支持 Spring Framework 5.0，总共有 400 多个增强功能和 bug 修复。在Spring Security 5.0.0之前，密码是明文保存，十分不安全。因为这一次发布的是大版本，所以我们决定使用更安全的密码存储方式。 Spring Security 5.0.0的主要亮点在于它只需要最小化的JDK 8、反应式安全特性、OAuth 2.0（OIDC）和现代密码存储。

5、Spring Boot 2

Spring Boot 2.0 基于 Spring 5 Framework ，提供了 异步非阻塞 IO 的响应式 Stream 、非堵塞的函数式 Reactive Web 框架 Spring WebFlux等特性。很多使用过SpringBoot的人都知道，使用SpringBoot搭建Web应用真的是又快又好，相信Spring Boot 2会带来更多惊喜。

6、Hadoop、Spark 和 Kafka

另外Java程序员需要学习的是大数据相关的知识。特别是Apache Spark 和 Kafka两个框架。

7、Elasticsearch

全文搜索属于最常见的需求，开源的 Elasticsearch （以下简称 Elastic）是目前全文搜索引擎的首选。维基百科、Stack Overflow、Github 都在使用它。

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