Java Flow Publisher 怎样实现背压协议
Java 的 Flow.Publisher 不应该把数据无条件推给订阅者。背压协议的关键是:Flow.Subscriber 先通过 Flow.Subscription.request(n) 声明自己愿意接收多少项,发布者再在许可范围内调用 onNext(item)。官方 API 入口是 https://docs.oracle.com/en/java/javase/25/docs/api/java.base/java/util/concurrent/Flow.html。
把 request 理解成“还可以发送多少项”的需求量,把 onNext 理解成“已经交付一项数据”。Publisher 只有在需求量大于零时才发送;取消、完成和错误都要让这条订阅关系进入终止状态。
下面用一个内存中的整数列表实现最小 Publisher。示例只讲清 request 和 onNext,不把 Reactor、RxJava 或线程调度细节混进协议本身。
Publisher、Subscriber 与 Subscription 分别负责什么
Publisher 持有数据来源并接受订阅;Subscriber 消费数据并决定何时继续要数据;Subscription 把两者连起来,同时提供 request(long) 和 cancel()。订阅成功后,Publisher 先调用一次 onSubscribe,Subscriber 如果不 request,就不会收到后续的 onNext。

这也解释了“发布者速度太快”为什么不能只靠队列解决:队列只能暂存数据,request 才是订阅者明确给出的需求边界。多个订阅者时,每条订阅关系都应有自己的需求量和取消状态。
先实现只服务一个订阅者的 Subscription
实现背压时可以先把问题收窄到单订阅。状态至少包括数据游标、尚未使用的需求量和是否终止。request(n) 收到非正数时不能继续发送;否则调用方无法区分“没有需求”和“需求已经耗尽”。
import java.util.List; import java.util.concurrent.Flow; // 一个只服务单个订阅者的内存发布者,专门演示 request 与 onNext 的契约。 final class ListPublisher implements Flow.Publisher{ private final List items; ListPublisher(List items) { // 复制列表,避免外部在订阅期间修改数据源。 this.items = List.copyOf(items); } @Override public void subscribe(Flow.Subscriber super Integer> subscriber) { // 先建立订阅关系,再由订阅者在 onSubscribe 中发出需求量。 subscriber.onSubscribe(new ListSubscription(subscriber)); } private final class ListSubscription implements Flow.Subscription { private final Flow.Subscriber super Integer> subscriber; private int index; private long demand; private boolean terminated; ListSubscription(Flow.Subscriber super Integer> subscriber) { this.subscriber = subscriber; } @Override public synchronized void request(long n) { // Reactive Streams 约定:非正请求进入错误终止路径。 if (n Long.MAX_VALUE - n ? Long.MAX_VALUE : demand + n; emit(); } private void emit() { // 每交付一项就消耗一份需求量,需求量归零立即停止发送。 while (!terminated && demand > 0 && index
这里的 emit() 是背压的核心:循环条件同时检查 demand > 0 和数据是否还有剩余。Long.MAX_VALUE 被当作“有效的近似无限需求”处理,但仍不能让普通业务默认使用它。
让 Subscriber 先申请一小批数据
订阅者不需要一次性申请全部数据。可以先申请 2 项,处理完后再申请下一批。这样,Publisher 每次调用 onNext 都对应一份已获得的需求量。
import java.util.concurrent.Flow; // 按小批量消费数据,处理完当前批次后再补充需求量。 final class BatchSubscriber implements Flow.Subscriber{ private final int batchSize; private Flow.Subscription subscription; private int remaining; BatchSubscriber(int batchSize) { this.batchSize = batchSize; } @Override public void onSubscribe(Flow.Subscription subscription) { // 保存订阅关系,并明确声明第一批可接收的数量。 this.subscription = subscription; this.remaining = batchSize; subscription.request(batchSize); } @Override public void onNext(Integer item) { // 业务处理应在这里完成,不能把尚未处理的数据无限堆入本地队列。 System.out.println("consume: " + item); if (--remaining == 0) { // 当前批次消费完,再向发布者申请下一批。 remaining = batchSize; subscription.request(batchSize); } } @Override public void onError(Throwable throwable) { // 错误后不再 request,交给上层记录或触发恢复。 System.err.println("flow failed: " + throwable.getMessage()); } @Override public void onComplete() { // 数据耗尽后的正常终止点。 System.out.println("flow complete"); } }
实际项目中,onNext 的处理如果是异步的,就不要在尚未完成处理时提前补充 request;否则本地缓存仍可能超过消费者能力。批大小是吞吐量和内存占用之间的工程取舍。
取消、完成和错误要互相排斥
一条订阅关系进入终止状态后,Publisher 不应再发送 onNext。正常耗尽调用 onComplete();无效 request 或数据源异常调用 onError();消费者主动停止则调用 cancel()。这三个出口都应设置终止标记,避免并发或重入导致重复通知。

示例的 request 使用了同步锁,是为了让需求量、游标和终止状态保持一致。更复杂的异步 Publisher 还要把串行通知、线程切换和异常传播一起设计,不能只把 emit() 放进线程池就认为已经完成背压。
批量 request 该怎么选
| 场景 | request 策略 | 主要边界 |
|---|---|---|
| 单项处理成本高 | 一次申请 1 项 | 交互次数多,但本地积压小 |
| 处理成本稳定 | 申请固定小批量 | 批量越大,占用的缓冲越多 |
| 确实不需要流控 | 谨慎使用 Long.MAX_VALUE | 仍要处理取消、错误和资源释放 |
选择批量时先看单项处理耗时、可接受的内存和数据源是否可暂停。Flow 的默认缓冲建议可以作为起点,但不能替代业务测量;如果消费者处理速度经常低于生产速度,就应缩小 request 或增加真正受控的异步边界。
常见问题
Publisher 能在没有 request 时先发一项吗?
不应该。背压契约就是由 Subscriber 的需求量控制后续 onNext;没有需求量时继续发送会破坏订阅者的容量边界。
request(0) 是暂停的意思吗?
不是。非正数请求应按非法请求处理;要暂停发送,保留当前订阅关系并暂时不再 request,恢复时再申请正数。
request(Long.MAX_VALUE) 还算背压吗?
它表示近似无限需求,协议仍然有效,但实际上放弃了细粒度的消费控制。只有在资源可控、数据量明确或下游本身能承受时才适合使用。
为什么 onNext 后还要检查 cancel?
因为消费者可能在处理回调期间取消订阅。发送循环的下一轮必须重新检查终止状态,避免取消后继续交付后续数据。
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