Java 响应式编程中 Mono 接口详解

常用操作符包括：

• map：同步转换元素
• flatMap：异步转换到另一个 Mono（或 Flux）
• filter：过滤元素
• zipWith：将两个 Mono 的结果组合
• then：忽略当前结果，返回另一个 Mono

Mono 不仅提供了丰富的操作符，并且支持声明式的链式调用：

Mono<User> userMono = getUserById(userId)
    .filter(user -> user.isActive()) // 过滤非活跃用户
    .map(user -> {
        // 转换数据
        UserDTO dto = new UserDTO();
        dto.setName(user.getName());
        dto.setEmail(user.getEmail());
        return dto;
    })
    .flatMap(dto -> {
        // 异步转换到另一个 Mono
        return sendNotification(dto.getEmail())
            .map(success -> dto);
    })
    .doOnNext(dto -> { // 副作用操作
        log.info("Processed user: {}", dto.getName());
    })
    .doOnError(error -> { // 错误时的副作用
        log.error("Failed to process user", error);
    })
    .timeout(Duration.ofSeconds(5)) // 设置超时
    .retry(3); // 失败时重试 3 次

错误处理与回退机制

Mono 提供了多种错误处理策略：

Mono<String> safeMono = riskyOperation()
    .onErrorResume(error -> { // 发生错误时提供备用 Mono
        log.warn("Operation failed, using fallback", error);
        return Mono.just("Fallback Value");
    })
    .onErrorReturn("Default Value") // 发生错误时返回默认值
    .onErrorMap(error -> { // 转换错误类型
        return new BusinessException("Operation failed", error);
    })
    .doFinally(signal -> { // 最终清理（无论成功或失败）
        cleanupResources();
    });

错误处理的关键是选择适当的策略：

• onErrorReturn：简单恢复，返回静态值
• onErrorResume：动态恢复，可以基于错误类型返回不同的备用值
• onErrorMap：转换错误类型，便于上层统一处理

订阅与消费 Mono

Mono 是惰性的，只有在订阅时才会开始执行，订阅的方式也有多种：

// 1. 最简单的订阅（触发执行但忽略结果）
mono.subscribe(); 

// 2. 带成功回调的订阅
mono.subscribe(value -> System.out.println("Received: " + value)); 

// 3. 带成功和错误回调的订阅
mono.subscribe(
    value -> System.out.println("Received: " + value), 
    error -> System.err.println("Error: " + error.getMessage())
); 

// 4. 完整的订阅（成功、错误、完成）
mono.subscribe(
    value -> System.out.println("Received: " + value), 
    error -> System.err.println("Error: " + error.getMessage()), 
    () -> System.out.println("Completed successfully")
); 

// 5. 带订阅回调的订阅
mono.subscribe(new Subscriber<String>() {
    @Override
    public void onSubscribe(Subscription s) {
        s.request(1); // 请求数据
    }
    @Override
    public void onNext(String value) {
        System.out.println("Received: " + value);
    }
    @Override
    public void onError(Throwable t) {
        System.err.println("Error: " + t.getMessage());
    }
    @Override
    public void onComplete() {
        System.out.println("Completed");
    }
});

四、Mono 性能优化与调试技巧

调试技巧

Mono<String> debugMono = someOperation()
    .log("my.mono") // 添加日志
    .checkpoint("debug point") // 添加检查点
    .doOnSubscribe(s -> log.debug("Subscribed"))
    .doOnNext(v -> log.debug("Next: {}", v))
    .doOnError(e -> log.error("Error: {}", e.getMessage()))
    .doOnCancel(() -> log.debug("Cancelled"))
    .doOnSuccess(v -> log.debug("Completed with: {}", v));

性能优化建议

• 避免不必要的订阅：多个订阅会导致重复计算
• 使用缓存：对不变的结果使用 cache() 操作符
• 合理使用调度器：通过 subscribeOn 和 publishOn 控制执行线程
• 背压处理：虽然 Mono 只有一个元素，但仍需注意背压传播
• 及早错误处理：在链的早期处理错误，避免不必要的计算

五、Mono 使用总结

核心优势

1. 声明式编程：以声明式方式构建异步逻辑，提高代码可读性
2. 非阻塞操作：充分利用系统资源，提高并发性能
3. 强大的错误处理：提供丰富的错误恢复和转换机制
4. 操作符丰富：提供函数式操作符，支持复杂的数据处理流程
5. 背压支持：内置背压机制，防止生产者压垮消费者

Mono 作为响应式编程的基础构件，合理使用 Mono 能够构建出高性能、高可维护性的异步系统。