Hibernate Reactive 和 Quarkus

1. 概述

為大規模、高效能係統創建響應式應用程式在 Java 開發中變得越來越重要。 Hibernate Reactive 和 Quarkus 是強大的工具，使開發人員能夠有效率地建立反應式應用程式。 Hibernate Reactive 是 Hibernate ORM 的反應式擴展，旨在與非阻塞資料庫驅動程式無縫協作。

另一方面，Quarkus 是一個針對 GraalVM 和 OpenJDK HotSpot 進行最佳化的 Kubernetes 原生 Java 框架，專為建立反應式應用程式而客製化。它們共同提供了一個強大的平台，用於創建高效能、可擴展和反應式 Java 應用程式。

在本教程中，我們將透過從頭開始建立反應式銀行存款應用程式來深入探索 Hibernate Reactive 和 Quarkus。此外，我們將納入整合測試以確保應用程式的正確性和可靠性。

2. Quarkus 中的響應式編程

Quarkus 作為反應式框架而聞名，從一開始就將反應性作為其架構的基本元素。該框架豐富了眾多反應性功能，並得到了強大的生態系統的支持。

值得注意的是，Quarkus 透過 Mutiny 提供的Uni和Multi類型利用反應式概念，展現了對非同步和事件驅動程式設計範例的堅定承諾。

3. 誇庫斯叛變

Mutiny 是 Quarkus 中用於處理反應式功能的主要 API。大多數擴充功能透過提供傳回Uni和Multi的 API 來支援 Mutiny，該 API 以非阻塞背壓處理非同步資料流。

我們的應用程式透過 Quarkus 提供的Uni和Multi類型利用反應式概念。 Multi表示可以非同步發出多個專案的類型，類似於java.util.stream.Stream但具有反壓處理。

我們在處理潛在的無限資料流時使用Multi ，例如即時傳輸多個銀行存款。

Uni表示最多發出一項或一個錯誤的類型，類似於java.util.concurrent.CompletableFuture但具有更強大的組合運算子。 Uni用於我們期望單一結果或錯誤的場景，例如從資料庫中取得單一銀行存款。

4. 理解PanacheEntity

當我們將 Quarkus 與 Hibernate Reactive 結合使用時， [PanacheEntity](https://quarkus.io/guides/hibernate-orm-panache)類別提供了一種簡化的方法，以最少的樣板程式碼定義 JPA 實體。透過從 Hibernate 的PanacheEntityBase擴展， PanacheEntity獲得了反應能力，從而能夠以非阻塞方式管理實體。

這樣可以有效地處理資料庫操作，而不會阻止應用程式的執行，從而提高整體效能。

5.Maven依賴

首先，我們將[quarkus-hibernate-reactive-panache](https://mvnrepository.com/artifact/io.quarkus/quarkus-hibernate-reactive-panache)相依性新增至pom.xml ：

<dependency>

 <groupId>io.quarkus</groupId>

 <artifactId>quarkus-hibernate-reactive-panache</artifactId>

 <version>3.11.0</version>

 </dependency>

現在我們已經配置了依賴項，我們可以繼續在範例實作中使用它。

6. 真實範例程式碼

對銀行體系提出高要求是很常見的。我們可以使用 Quarkus、Hibernate 和響應式程式設計等技術來實現關鍵服務來解決這個問題。

在此範例中，我們將重點實現兩項特定服務：建立銀行存款以及列出和串流所有銀行存款。

6.1.建立銀行存款實體

ORM（物件關係映射）實體對於每個基於 CRUD 的系統都至關重要。該實體允許將資料庫物件映射到軟體中的物件模型，從而促進資料操作。此外，正確定義Deposit實體也非常重要，以確保系統的順利運作和準確的資料管理：

@Entity

 public class Deposit extends PanacheEntity {

 public String depositCod;

 public String currency;

 public String amount;

 // standard setters and getters

 }

在這個具體範例中，類別Deposit擴展了PanacheEntity類，有效地使其成為由 Hibernate Reactive 管理的響應式實體。

由於此擴展， Deposit類別繼承了 CRUD（創建、讀取、更新、刪除）操作的方法並獲得了查詢功能，從而顯著減少了應用程式中手動 SQL 或 JPQL 查詢的需要。這種方法簡化了資料庫操作管理並提高了系統的整體效率。

6.2.實施儲存庫

在大多數情況下，我們通常會利用存款實體來進行所有 CRUD 操作。然而，在這個特定的場景中，我們創建了一個專用的DepositRepository:

@ApplicationScoped

 public class DepositRepository {



 @Inject

 Mutiny.SessionFactory sessionFactory;



 @Inject

 JDBCPool client;



 public Uni<Deposit> save(Deposit deposit) {

 return sessionFactory.withTransaction((session, transaction) -> session.persist(deposit)

 .replaceWith(deposit));

 }



 public Multi<Deposit> streamAll() {

 return client.query("SELECT depositCode, currency,amount FROM Deposit ")

 .execute()

 .onItem()

 .transformToMulti(set -> Multi.createFrom()

 .iterable(set))

 .onItem()

 .transform(Deposit::from);

 }

 }

該儲存庫建立了一個自訂save()方法和一個streamAll()方法，允許我們以Multi<Deposit>格式擷取所有存款。

6.3.實作 REST 端點

現在是時候使用 REST 端點來公開我們的反應式方法了：

@Path("/deposits")

 @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)

 @Consumes(MediaType.APPLICATION_JSON)

 public class DepositResource {



 @Inject

 DepositRepository repository;



 @GET

 public Uni<Response> getAllDeposits() {

 return Deposit.listAll()

 .map(deposits -> Response.ok(deposits)

 .build());

 }



 @POST

 public Uni<Response> createDeposit(Deposit deposit) {

 return deposit.persistAndFlush()

 .map(v -> Response.status(Response.Status.CREATED)

 .build());

 }



 @GET

 @Path("stream")

 public Multi<Deposit> streamDeposits() {

 return repository.streamAll();

 }

 }

如我們所看到的，REST 服務有三個響應式方法： getAllDeposits() ，它以Uni<Response>類型傳回所有存款，我們也有方法createDeposit() ，用於建立存款。這兩個方法的回傳類型都是Uni<Response> ，而streamDeposits()傳回Multi<Deposit>.

7. 測試

為了確保應用程式的準確性和可靠性，我們將使用 JUnit 和@QuarkusTest合併整合測試。這種方法涉及創建測試來驗證軟體的各個程式碼或組件，以驗證其正確的功能和效能。這些測試幫助我們在開發早期識別並糾正任何問題，最終形成更強大、更可靠的應用程式：

@QuarkusTest

 public class DepositResourceIntegrationTest {



 @Inject

 DepositRepository repository;



 @Test

 public void givenAccountWithDeposits_whenGetDeposits_thenReturnAllDeposits() {

 given().when()

 .get("/deposits")

 .then()

 .statusCode(200);

 }

 }

我們討論的測試僅專注於驗證與 REST 端點的成功連接並建立存款。然而，必須注意的是，並非所有測試都那麼簡單。與測試常規 Panache 實體相比，在@QuarkusTest中測試反應式 Panache 實體會增加複雜度。

這種複雜性源自於 API 的非同步特性以及所有操作都必須在 Vert.x 事件循環上執行的強制要求。

首先，我們將[quarkus-test-hibernate-reactive-panache](https://mvnrepository.com/artifact/io.quarkus/quarkus-test-hibernate-reactive-panache/)依賴項和test範圍加入pom.xml中：

<dependency>

 <groupId>io.quarkus</groupId>

 <artifactId>quarkus-test-hibernate-reactive-panache</artifactId>

 <version>3.3.3</version>

 <scope>test</scope>

 </dependency>

整合測試方法應使用@RunOnVertxContext進行註釋，這允許它們在 Vert.x 執行緒而不是主執行緒上運行。

此註釋對於測試必須在事件循環上執行的元件特別有用，可以提供對現實世界條件的更準確的模擬。

TransactionalUniAsserter是單元測試方法的預期輸入類型。它的功能類似於攔截器，將每個斷言方法包裝在其自己的反應式事務中。這允許更精確地管理測試環境，並確保每個斷言方法在其自己的隔離上下文中運行：

@Test

 @RunOnVertxContext

 public void givenDeposit_whenSaveDepositCalled_ThenCheckCount(TransactionalUniAsserter asserter){

 asserter.execute(() -> repository.save(new Deposit("DEP20230201","10","USD")));

 asserter.assertEquals(() -> Deposit.count(), 2l);

 }

現在，我們需要為streamDeposit () 編寫一個測試，它會傳回Multi<Deposit> ：

@Test

 public void givenDepositsInDatabase_whenStreamAllDeposits_thenDepositsAreStreamedWithDelay() {

 Deposit deposit1 = new Deposit("67890", "USD", "200.0");

 Deposit deposit2 = new Deposit("67891", "USD", "300.0");

 repository.save(deposit1)

 .await()

 .indefinitely();

 repository.save(deposit2)

 .await()

 .indefinitely();

 Response response = RestAssured.get("/deposits/stream")

 .then()

 .extract()

 .response();



 // Then: the response contains the streamed books with a delay

 response.then()

 .statusCode(200);

 response.then()

 .body("$", hasSize(2));

 response.then()

 .body("[0].depositCode", equalTo("67890"));

 response.then()

 .body("[1].depositCode", equalTo("67891"));

 }

此測試的目的是驗證串流存款的功能，以回應方式使用Multi<Deposit>類型擷取所有帳戶。

八、結論

在本文中，我們探討了使用 Hibernate Reactive 和 Quarkus 的反應式程式設計的概念。我們討論了Uni和Multi的基礎知識，並包括一個整合測試來驗證我們程式碼的正確性。

使用 Hibernate Reactive 和 Quarkus 進行反應式編程可實現高效、非阻塞的資料庫操作，使應用程式更具回應性和可擴展性。透過利用這些工具，我們可以建立滿足當今高效能環境需求的現代雲端原生應用程式。

與往常一樣，本教學的源代碼可在 GitHub 上取得。