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编程模型

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2023-12-01

本节介绍Spring Cloud Stream的编程模型。Spring Cloud Stream提供了许多预定义的注释，用于声明绑定的输入和输出通道，以及如何收听频道。

声明和绑定频道

触发绑定@EnableBinding

您可以将Spring应用程序转换为Spring Cloud Stream应用程序，将@EnableBinding注释应用于应用程序的配置类之一。@EnableBinding注释本身使用@Configuration进行元注释，并触发Spring Cloud Stream基础架构的配置：

...
@Import(...)
@Configuration
@EnableIntegration
public @interface EnableBinding {
  ...
  Class<?>[] value() default {};
}

@EnableBinding注释可以将一个或多个接口类作为参数，这些接口类包含表示可绑定组件（通常是消息通道）的方法。

注意

在Spring Cloud Stream 1.0中，唯一支持的可绑定组件是Spring消息传递MessageChannel及其扩展名SubscribableChannel和PollableChannel。未来版本应该使用相同的机制将此支持扩展到其他类型的组件。在本文档中，我们将继续参考渠道。

@Input和@Output

Spring Cloud Stream应用程序可以在接口中定义任意数量的输入和输出通道为@Input和@Output方法：

public interface Barista {
  @Input
  SubscribableChannel orders();
  @Output
  MessageChannel hotDrinks();
  @Output
  MessageChannel coldDrinks();
}

使用此接口作为参数@EnableBinding将分别触发三个绑定的通道名称为orders，hotDrinks和coldDrinks。

@EnableBinding(Barista.class)
public class CafeConfiguration {
  ...
}
自定义频道名称

使用@Input和@Output注释，您可以指定频道的自定义频道名称，如以下示例所示：

public interface Barista {
  ...
  @Input("inboundOrders")
  SubscribableChannel orders();
}

在这个例子中，创建的绑定通道将被命名为inboundOrders。

Source，Sink和Processor

为了方便寻址最常见的用例，涉及输入通道，输出通道或两者，Spring Cloud Stream提供了开箱即用的三个预定义接口。

Source可用于具有单个出站通道的应用程序。

public interface Source {
  String OUTPUT = "output";
  @Output(Source.OUTPUT)
  MessageChannel output();
}

Sink可用于具有单个入站通道的应用程序。

public interface Sink {
  String INPUT = "input";
  @Input(Sink.INPUT)
  SubscribableChannel input();
}

Processor可用于具有入站通道和出站通道的应用程序。

public interface Processor extends Source, Sink {
}

Spring Cloud Stream不为任何这些接口提供特殊处理; 它们只是开箱即用。

访问绑定通道

注入绑定界面

对于每个绑定接口，Spring Cloud Stream将生成一个实现该接口的bean。调用其中一个bean的@Input注释或@Output注释方法将返回相关的绑定通道。

以下示例中的bean在调用其hello方法时在输出通道上发送消息。它在注入的Source bean上调用output()来检索目标通道。

@Component
public class SendingBean {
  private Source source;
  @Autowired
  public SendingBean(Source source) {
    this.source = source;
  }
  public void sayHello(String name) {
    source.output().send(MessageBuilder.withPayload(name).build());
  }
}
直接注入渠道

绑定通道也可以直接注入：

@Component
public class SendingBean {
  private MessageChannel output;
  @Autowired
  public SendingBean(MessageChannel output) {
    this.output = output;
  }
  public void sayHello(String name) {
    output.send(MessageBuilder.withPayload(name).build());
  }
}

如果在声明注释上定制了通道的名称，则应使用该名称而不是方法名称。给出以下声明：

public interface CustomSource {
  ...
  @Output("customOutput")
  MessageChannel output();
}

通道将被注入，如下例所示：

@Component
public class SendingBean {
  private MessageChannel output;
  @Autowired
  public SendingBean(@Qualifier("customOutput") MessageChannel output) {
    this.output = output;
  }
  public void sayHello(String name) {
    this.output.send(MessageBuilder.withPayload(name).build());
  }
}

生产和消费消息

您可以使用Spring Integration注解或Spring Cloud Stream的@StreamListener注释编写Spring Cloud Stream应用程序。@StreamListener注释在其他Spring消息传递注释（例如@MessageMapping，@JmsListener，@RabbitListener等）之后建模，但添加内容类型管理和类型强制功能。

本地Spring Integration支持

由于Spring Cloud Stream基于Spring Integration，Stream完全继承了Integration的基础和基础架构以及组件本身。例如，您可以将Source的输出通道附加到MessageSource：

@EnableBinding(Source.class)
public class TimerSource {
  @Value("${format}")
  private String format;
  @Bean
  @InboundChannelAdapter(value = Source.OUTPUT, poller = @Poller(fixedDelay = "${fixedDelay}", maxMessagesPerPoll = "1"))
  public MessageSource<String> timerMessageSource() {
  return () -> new GenericMessage<>(new SimpleDateFormat(format).format(new Date()));
  }
}

或者您可以在变压器中使用处理器的通道：

@EnableBinding(Processor.class)
public class TransformProcessor {
  @Transformer(inputChannel = Processor.INPUT, outputChannel = Processor.OUTPUT)
  public Object transform(String message) {
  return message.toUpperCase();
  }
}
Spring Integration错误通道支持

Spring Cloud Stream支持发布Spring Integration全局错误通道收到的错误消息。发送到errorChannel的错误消息可以通过为名为error的出站目标配置绑定，将其发布到代理的特定目标。例如，要将错误消息发布到名为“myErrors”的代理目标，请提供以下属性：spring.cloud.stream.bindings.error.destination=myErrors

使用@StreamListener进行自动内容类型处理

Spring Integration支持Spring Cloud Stream提供自己的@StreamListener注释，以其他Spring消息传递注释（例如@MessageMapping，@JmsListener，@RabbitListener等） ）。@StreamListener注释提供了一种更简单的处理入站邮件的模型，特别是在处理涉及内容类型管理和类型强制的用例时。

Spring Cloud Stream提供了一种可扩展的MessageConverter机制，用于通过绑定通道处理数据转换，并且在这种情况下，将调度到使用@StreamListener注释的方法。以下是处理外部Vote事件的应用程序的示例：

@EnableBinding(Sink.class)
public class VoteHandler {
  @Autowired
  VotingService votingService;
  @StreamListener(Sink.INPUT)
  public void handle(Vote vote) {
  votingService.record(vote);
  }
}

当考虑String有效载荷和contentType标题application/json的入站Message时，可以看到@StreamListener和Spring Integration @ServiceActivator之间的区别。在@StreamListener的情况下，MessageConverter机制将使用contentType标头将String有效载荷解析为Vote对象。

与其他Spring消息传递方法一样，方法参数可以用@Payload，@Headers和@Header注释。

注意

对于返回数据的方法，您必须使用@SendTo注释来指定方法返回的数据的输出绑定目的地：

@EnableBinding(Processor.class)
public class TransformProcessor {
  @Autowired
  VotingService votingService;
  @StreamListener(Processor.INPUT)
  @SendTo(Processor.OUTPUT)
  public VoteResult handle(Vote vote) {
  return votingService.record(vote);
  }
}
使用@StreamListener将消息分派到多个方法

自1.2版本以来，Spring Cloud Stream支持根据条件向在输入通道上注册的多个@StreamListener方法发送消息。

为了有资格支持有条件的调度，一种方法必须满足以下条件：

  • 它不能返回值
  • 它必须是一个单独的消息处理方法（不支持的反应API方法）

条件通过注释的condition属性中的SpEL表达式指定，并为每个消息进行评估。匹配条件的所有处理程序将在同一个线程中被调用，并且不必对调用发生的顺序做出假设。

使用@StreamListener具有调度条件的示例可以在下面看到。在此示例中，带有值为foo的标题type的所有消息将被分派到receiveFoo方法，所有带有值为bar的标题type的消息将被分派到receiveBar方法。

@EnableBinding(Sink.class)
@EnableAutoConfiguration
public static class TestPojoWithAnnotatedArguments {
  @StreamListener(target = Sink.INPUT, condition = "headers['type']=='foo'")
  public void receiveFoo(@Payload FooPojo fooPojo) {
    // handle the message
  }
  @StreamListener(target = Sink.INPUT, condition = "headers['type']=='bar'")
  public void receiveBar(@Payload BarPojo barPojo) {
    // handle the message
  }
}
注意

仅通过@StreamListener条件进行调度仅对单个消息的处理程序支持，而不适用于无效编程支持（如下所述）。

反应式编程支持

Spring Cloud Stream还支持使用反应性API，其中将传入和传出数据作为连续数据流处理。通过spring-cloud-stream-reactive提供对反应性API的支持，需要将其明确添加到您的项目中。

具有反应性API的编程模型是声明式的，而不是指定如何处理每个单独的消息，您可以使用描述从入站到出站数据流的功能转换的运算符。

Spring Cloud Stream支持以下反应性API：

  • 反应堆
  • RxJava 1.x

将来，它旨在支持基于活动流的更通用的模型。

反应式编程模型还使用@StreamListener注释来设置反应处理程序。差异在于：

  • @StreamListener注释不能指定输入或输出，因为它们作为参数提供，并从方法返回值;
  • 必须使用@Input和@Output注释方法的参数，指示输入和分别输出的数据流连接到哪个输入或输出;
  • 方法的返回值（如果有的话）将用@Output注释，表示要发送数据的输入。
注意

反应式编程支持需要Java 1.8。

注意

截至Spring Cloud Stream 1.1.1及更高版本（从布鲁克林发行版开始列出），反应式编程支持需要使用Reactor 3.0.4.RELEASE和更高版本。不支持早期的Reactor版本（包括3.0.1.RELEASE，3.0.2.RELEASE和3.0.3.RELEASE）。spring-cloud-stream-reactive将会过渡地检索正确的版本，但项目结构有可能将io.projectreactor:reactor-core的版本管理到较早版本，特别是在使用Maven时。对于通过Spring Initializr（Spring Boot 1.x）生成的项目，这将覆盖Reactor版本为2.0.8.RELEASE。在这种情况下，您必须确保释放正确版本的工件。这可以通过在io.projectreactor:reactor-core上直接依赖于3.0.4.RELEASE或更高版本的项目来简单地实现。

注意

术语reactive的使用目前指的是正在使用的反应性API，而不是执行模型是无效的（即，绑定的端点仍然使用“推”而不是“拉”模型）。虽然通过使用Reactor提供了一些背压支持，但我们希望长期以来通过使用连接的中间件的本机反应客户端来支持完全无反应的管道。

基于反应器的处理程序

基于反应器的处理程序可以具有以下参数类型：

  • 对于用@Input注释的参数，它支持反应器类型Flux。入站通量的参数化遵循与单个消息处理相同的规则：它可以是整个Message，一个可以是Message有效负载的POJO，也可以是一个POJO基于Message内容类型头的转换。提供多个输入;
  • 对于使用Output注释的参数，它支持将方法生成的Flux与输出连接的类型FluxSender。一般来说，仅当方法可以有多个输出时才建议指定输出作为参数;

基于反应器的处理程序支持Flux的返回类型，其中必须使用@Output注释。当单个输出通量可用时，我们建议使用该方法的返回值。

这是一个简单的基于反应器的处理器的例子。

@EnableBinding(Processor.class)
@EnableAutoConfiguration
public static class UppercaseTransformer {
  @StreamListener
  @Output(Processor.OUTPUT)
  public Flux<String> receive(@Input(Processor.INPUT) Flux<String> input) {
  return input.map(s -> s.toUpperCase());
  }
}

使用输出参数的同一个处理器如下所示：

@EnableBinding(Processor.class)
@EnableAutoConfiguration
public static class UppercaseTransformer {
  @StreamListener
  public void receive(@Input(Processor.INPUT) Flux<String> input,
   @Output(Processor.OUTPUT) FluxSender output) {
   output.send(input.map(s -> s.toUpperCase()));
  }
}
RxJava 1.x支持

RxJava 1.x处理程序遵循与基于反应器的规则相同的规则，但将使用Observable和ObservableSender参数和返回类型。

所以上面的第一个例子会变成：

@EnableBinding(Processor.class)
@EnableAutoConfiguration
public static class UppercaseTransformer {
  @StreamListener
  @Output(Processor.OUTPUT)
  public Observable<String> receive(@Input(Processor.INPUT) Observable<String> input) {
  return input.map(s -> s.toUpperCase());
  }
}

上面的第二个例子将会变成：

@EnableBinding(Processor.class)
@EnableAutoConfiguration
public static class UppercaseTransformer {
  @StreamListener
  public void receive(@Input(Processor.INPUT) Observable<String> input,
   @Output(Processor.OUTPUT) ObservableSender output) {
   output.send(input.map(s -> s.toUpperCase()));
  }
}

聚合

Spring Cloud Stream支持将多个应用程序聚合在一起，直接连接其输入和输出通道，并避免通过代理交换消息的额外成本。从版本1.0的Spring Cloud Stream开始，仅对以下类型的应用程序支持聚合：

  • 来源 - 具有名为output的单个输出通道的应用程序，通常具有类型为org.springframework.cloud.stream.messaging.Source的单个绑定
  • 接收器 - 具有名为input的单个输入通道的应用程序，通常具有类型为org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink的单个绑定
  • 处理器 - 具有名为input的单个输入通道和名为output的单个输出通道的应用程序，通常具有类型为org.springframework.cloud.stream.messaging.Processor的单个绑定。

它们可以通过创建一系列互连的应用程序来聚合在一起，其中序列中的元素的输出通道连接到下一个元素的输入通道（如果存在）。序列可以从源或处理器开始，它可以包含任意数量的处理器，并且必须以处理器或接收器结束。

根据起始和结束元素的性质，序列可以具有一个或多个可绑定的信道，如下所示：

  • 如果序列从源头开始并以sink结束，则应用程序之间的所有通信都是直接的，并且不会绑定任何通道
  • 如果序列以处理器开始，则其输入通道将成为聚合的input通道，并将相应地进行绑定
  • 如果序列以处理器结束，则其输出通道将成为聚合的output通道，并将相应地进行绑定

使用AggregateApplicationBuilder实用程序类执行聚合，如以下示例所示。我们考虑一个项目，我们有源，处理器和汇点，可以在项目中定义，或者可以包含在项目的依赖之一中。

注意

如果配置类使用@SpringBootApplication，聚合应用程序中的每个组件（源，宿或处理器）必须在单独的包中提供。这是为了避免应用程序之间的串扰，由于在同一个包内的配置类上由@SpringBootApplication执行的类路径扫描。在下面的示例中，可以看到，Source，Processor和Sink应用程序类分组在单独的包中。一个可能的替代方法是在单独的@Configuration类中提供源，宿或处理器配置，避免使用@SpringBootApplication / @ComponentScan并使用它们进行聚合。

package com.app.mysink;
@SpringBootApplication
@EnableBinding(Sink.class)
public class SinkApplication {
	private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SinkApplication.class);
	@ServiceActivator(inputChannel=Sink.INPUT)
	public void loggerSink(Object payload) {
		logger.info("Received: " + payload);
	}
}
package com.app.myprocessor;
@SpringBootApplication
@EnableBinding(Processor.class)
public class ProcessorApplication {
	@Transformer
	public String loggerSink(String payload) {
		return payload.toUpperCase();
	}
}
package com.app.mysource;
@SpringBootApplication
@EnableBinding(Source.class)
public class SourceApplication {
	@Bean
	@InboundChannelAdapter(value = Source.OUTPUT)
	public String timerMessageSource() {
		return new SimpleDateFormat().format(new Date());
	}
}

每个配置可以用于运行一个单独的组件，但在这种情况下，它们可以聚合在一起，如下所示：

package com.app;
@SpringBootApplication
public class SampleAggregateApplication {
	public static void main(String[] args) {
		new AggregateApplicationBuilder()
			.from(SourceApplication.class).args("--fixedDelay=5000")
			.via(ProcessorApplication.class)
			.to(SinkApplication.class).args("--debug=true").run(args);
	}
}

该序列的起始组件作为from()方法的参数提供。序列的结尾部分作为to()方法的参数提供。中间处理器作为via()方法的参数提供。同一类型的多个处理器可以一起链接（例如，用于具有不同配置的流水线转换）。对于每个组件，构建器可以为Spring Boot配置提供运行时参数。

配置聚合应用程序

Spring Cloud Stream支持使用'namespace'作为前缀向聚合应用程序内的各个应用程序传递属性。

命名空间可以为应用程序设置如下：

@SpringBootApplication
public class SampleAggregateApplication {
	public static void main(String[] args) {
		new AggregateApplicationBuilder()
			.from(SourceApplication.class).namespace("source").args("--fixedDelay=5000")
			.via(ProcessorApplication.class).namespace("processor1")
			.to(SinkApplication.class).namespace("sink").args("--debug=true").run(args);
	}
}

一旦为单个应用程序设置了“命名空间”，则可以使用任何支持的属性源（命令行，环境属性等）将具有namespace作为前缀的应用程序属性传递到聚合应用程序，

例如，要覆盖“source”和“sink”应用程序的默认fixedDelay和debug属性：

java -jar target/MyAggregateApplication-0.0.1-SNAPSHOT.jar --source.fixedDelay=10000 --sink.debug=false
为非自包含聚合应用程序配置绑定服务属性

非自包含聚合应用程序通过聚合应用程序的入站/出站组件（通常为消息通道）中的一个或两者绑定到外部代理，而聚合应用程序内的应用程序是直接绑定的。例如：源应用程序的输出和处理器应用程序的输入是直接绑定的，而处理器的输出通道绑定到代理的外部目的地。当传递非自包含聚合应用程序的绑定服务属性时，需要将绑定服务属性传递给聚合应用程序，而不是将它们设置为单个子应用程序的“args”。例如，

@SpringBootApplication
public class SampleAggregateApplication {
	public static void main(String[] args) {
		new AggregateApplicationBuilder()
			.from(SourceApplication.class).namespace("source").args("--fixedDelay=5000")
			.via(ProcessorApplication.class).namespace("processor1").args("--debug=true").run(args);
	}
}

需要将绑定属性--spring.cloud.stream.bindings.output.destination=processor-output指定为外部配置属性（cmdline arg等）之一。

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