Раздел 6. Коллекции в Java

Глава 4. Queue и Deque

Интерфейс Queue. Очередь как структура FIFO. Методы offer, poll, peek

Интерфейс Queue<E> — часть Java Collections Framework (JCF) из пакета java.util, предназначенная для хранения элементов, которые обрабатываются в определенном порядке. Queue моделирует очередь, где элементы добавляются в конец (tail) и извлекаются из начала (head). Основной принцип для большинства реализаций — FIFO, хотя есть исключения, например, приоритетные очереди.

Основные характеристики Queue:
FIFO (First-In-First-Out): Элементы обрабатываются в порядке добавления, как очередь в магазине.
Уникальность: Не гарантируется — дубликаты разрешены (зависит от реализации).
Порядок: Определен структурой (обычно порядок добавления или приоритет).
Big O: Зависит от реализации (O(1) для LinkedList, O(log n) для PriorityQueue).
Null элементы: Зависит от реализации (LinkedList позволяет, PriorityQueue — нет).

Где используется:
Очереди задач (например, обработка запросов в сервере).
Буферы (например, поток ввода-вывода).
Алгоритмы (например, обход графа в ширину — BFS).

Queue<E> расширяет Collection<E>, добавляя методы для работы с очередью.

Основные реализации:
LinkedList (как Queue), ArrayDeque и PriorityQueue.


FIFO: Принцип "первым вошел — первым вышел"

FIFO — это структура данных, где:
Элементы добавляются в конец очереди (enqueue).
Элементы извлекаются из начала (dequeue).
Аналогия: Люди в очереди в кассу — первый в очереди обслуживается первым.

Пример FIFO в жизни: Очередь сообщений в чате обрабатывается в порядке отправки.

Нюанс: PriorityQueue нарушает FIFO, сортируя по приоритету (рассмотрим в следующем уроке).


Основные методы Queue: offer, poll, peek

Queue предоставляет методы для работы с очередью, которые отличаются от add/remove Collection тем, как обрабатывают ограничения (например, заполненность).

offer(E e):

Описание: Добавляет элемент в конец очереди.
Возвращаемое значение: true, если добавлен; false, если очередь полная (для bounded очередей, например, с фиксированным размером).
Исключения: NullPointerException, если null в реализациях, не допускающих null (PriorityQueue).
Big O: O(1) для LinkedList/ArrayDeque, O(log n) для PriorityQueue (перестройка кучи).

poll():

Описание: Извлекает и удаляет элемент из начала очереди.
Возвращаемое значение: Элемент (E) или null, если очередь пуста.
Исключения: Нет (безопаснее, чем remove()).
Big O: O(1) для LinkedList/ArrayDeque, O(log n) для PriorityQueue.

peek():
Описание: Возвращает элемент из начала очереди без удаления.
Возвращаемое значение: Элемент (E) или null, если очередь пуста.
Исключения: Нет.
Big O: O(1) для всех реализаций.

Альтернативы (с исключениями):
add(E e): Как offer, но кидает IllegalStateException при переполнении.
remove(): Как poll, но кидает NoSuchElementException, если пусто.
element(): Как peek, но кидает NoSuchElementException, если пусто.
Нюанс: offer/poll/peek предпочтительнее для очередей, так как безопаснее.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Queue

Примеры использования методов

LinkedList как Queue (FIFO):

javaimport java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        // Добавление
        queue.offer("Задача 1");
        queue.offer("Задача 2");
        System.out.println(queue);  // [Задача 1, Задача 2]

        // Просмотр
        System.out.println(queue.peek());  // Задача 1 (без удаления)
        System.out.println(queue);  // [Задача 1, Задача 2]

        // Извлечение
        String task = queue.poll();  // Задача 1
        System.out.println(task);    // Задача 1
        System.out.println(queue);   // [Задача 2]

        // Пустая очередь
        queue.poll();  // Задача 2
        System.out.println(queue.poll());  // null (без исключения)
    }
}

Вывод: Показывает FIFO — элементы извлекаются в порядке добавления, null при пустой очереди.

PriorityQueue (не FIFO, по приоритету):

javaimport java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.offer(3);
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        System.out.println(queue);  // [1, 3, 2] — минимальный в начале

        System.out.println(queue.peek());  // 1
        System.out.println(queue.poll());  // 1
        System.out.println(queue);        // [2, 3]
    }
}

Нюанс: PriorityQueue сортирует по натуральному порядку (или Comparator), не FIFO.

Все нюансы методов

offer:
Для bounded очередей (с ограничением размера, например, ArrayBlockingQueue) возвращает false, если полная.
Null: LinkedList позволяет, PriorityQueue — NPE.
Custom объекты: Для PriorityQueue должны быть Comparable или нужен Comparator.

poll:
Безопасно для пустой очереди — просто null.
В PriorityQueue извлекает минимальный элемент (или по Comparator).

peek:
Не меняет очередь — только просмотр.
Null при пустой очереди, безопасно.

Ошибки:
NullPointerException: В PriorityQueue при null.
ClassCastException: В PriorityQueue, если элементы не Comparable.
ConcurrentModificationException: При модификации во время итерации (используйте poll вместо Iterator.remove()).

Thread-safety:
LinkedList, PriorityQueue не thread-safe. Используйте BlockingQueue (например, ArrayBlockingQueue) для многопоточности.
Collections.synchronizedCollection() — простой вариант синхронизации.

Производительность:
LinkedList: O(1) для всех методов (двусвязный список).
PriorityQueue: O(log n) для offer/poll (перестройка кучи), O(1) для peek.
ArrayDeque: O(1) для всех (рассмотрим в следующем уроке).


Полезные советы для новичков

Используйте offer/poll/peek: Безопаснее, чем add/remove/element.
LinkedList как Queue: Универсально для FIFO, но больше памяти, чем ArrayDeque.
Custom классы в PriorityQueue: Реализуйте Comparable или передайте Comparator.
Проверка пустоты: queue.isEmpty() перед poll/peek не нужна — null безопасен.
Итерация: For-each для чтения, но не модифицируйте очередь.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Queue

Реактивное программирование

Простой REST-контроллер с Mono и Flux в Spring WebFlux

Spring WebFlux работает на Spring Boot — это упрощает запуск.

Создайте новый проект в IDE (IntelliJ, Eclipse) или через spring.io/initializr с зависимостями:
- Spring Reactive Web (для WebFlux).
- Spring Boot Starter WebFlux.

В pom.xml (Maven) это выглядит так:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
</dependency>

Для Gradle: implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-webflux'

Запустите приложение с @SpringBootApplication в главном классе. По умолчанию сервер — Reactor Netty (неблокирующий HTTP-сервер), порт 8080. Нет нужды в Tomcat — всё асинхронно. Если у вас уже есть Spring MVC, исключите starter-web, чтобы избежать конфликтов.

Теперь к контроллерам: в WebFlux они аннотированы @RestController (как в MVC), но методы возвращают Mono или Flux. Это значит: контроллер не блокирует поток — он возвращает "реактивный объект", а фреймворк сам подпишется и отправит ответ по мере готовности. Это решает боли блокировок: пока данные готовятся (например, запрос в БД), поток свободен для других запросов.


Mono в контроллере: для одиночных ответов

Mono — это поток для нуля или одного элемента, идеален для типичных REST-операций: GET одного ресурса, POST с созданием, DELETE с подтверждением. В контроллере метод возвращает Mono<T>, где T — ваш DTO или простая строка. Фреймворк автоматически сериализует его в JSON (с Jackson) и отправляет, когда элемент готов.

Простой пример: контроллер для приветствия.

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Mono;

@RestController
public class GreetingController {

    @GetMapping("/greet/{name}")
    public Mono<String> greet(@PathVariable String name) {
        return Mono.just("Привет, " + name + "! Добро пожаловать в реактивный мир.");
    }
}

Здесь @GetMapping — аннотация для маршрута, @PathVariable — параметр из URL. Метод возвращает Mono.just — простой синхронный элемент. Но под капотом: WebFlux подпишется на Mono, и когда значение готово (сразу), отправит HTTP 200 с телом. Если бы внутри был асинхронный вызов (например, Mono.delay(Duration.ofSeconds(2)).map(ignore -> "Задержанный привет")), сервер не заблокируется — запрос обработается асинхронно.

Почему Mono лучше Object в MVC? В MVC метод ждёт выполнения (блокирует поток), здесь — нет. Под нагрузкой: тысячи /greet запросов — WebFlux использует event-loop (один поток на все), Reactor распределяет через Schedulers.

Если внутри Mono — запрос к сервису:

@Service
public class UserService {
    public Mono<User> findUserById(Long id) {
        return Mono.fromCallable(() -> /* симуляция БД */ new User(id, "Имя")); // Асинхронно
    }
}

В контроллере:

@GetMapping("/user/{id}")
public Mono<User> getUser(@PathVariable Long id) {
    return userService.findUserById(id);
}

Это цепочка: контроллер возвращает Mono от сервиса, фреймворк ждёт готовности без блокировки. Если ошибка в сервисе — onError преобразуется в HTTP 500, но вы можете настроить с @ExceptionHandler.

Расширим: обработка параметров запроса (@RequestParam) и тела (@RequestBody).

Для POST:

@PostMapping("/create-user")
public Mono<User> createUser(@RequestBody Mono<UserRequest> requestMono) {
    return requestMono.flatMap(req -> {
        // Асинхронная логика: создать пользователя
        return userService.createUser(req.getName()).map(saved -> new User(saved.getId(), saved.getName()));
    });
}

Здесь @RequestBody — Mono, потому что тело может приходить асинхронно (большие данные). flatMap — для цепочки (из поста 8), чтобы "развернуть" подпоток.

#Java #middle #Reactor #WebFlux #Mono #Flux

Flux в контроллере: для коллекций и стриминга

Flux — для нуля, одного или многих элементов, подходит для GET списков, пагинации или реального времени (стриминг событий). Возвращайте Flux<T>, и WebFlux отправит ответ как JSON-массив (для конечного) или text/event-stream для SSE (сервер-сент событий).

Простой пример: список элементов.

@GetMapping("/users")
public Flux<User> getAllUsers() {
    return Flux.fromIterable(List.of(new User(1L, "Алиса"), new User(2L, "Боб")));
}

Фреймворк соберёт Flux в JSON-массив и отправит одним ответом.

Но если Flux асинхронный:

public Flux<User> findAllUsers() {
    return Flux.range(1, 5)
        .delayElements(Duration.ofSeconds(1)) // Симуляция задержки
        .map(i -> new User((long) i, "Пользователь " + i));
}

Ответ будет стриминговым: клиенту придут данные по мере готовности (chunked transfer).

Для явного SSE добавьте produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE:

@GetMapping(value = "/stream-users", produces = MediaType.TEXT_EVENT_STREAM_VALUE)
public Flux<User> streamUsers() {
    return findAllUsers();
}

Теперь ответ — SSE: каждый элемент как event: data: {"id":1,"name":"Пользователь 1"}\n\n. Клиент (браузер или WebClient) может реагировать на каждый по отдельности, без ожидания всего. Это решает боли callback-ада: вместо polling (опроса сервера), сервер толкает данные (push из поста 3).

Расширим: пагинация с @RequestParam.

@GetMapping("/users-paged")
public Flux<User> getPagedUsers(@RequestParam(defaultValue = "0") int page, @RequestParam(defaultValue = "10") int size) {
    return userService.findPaged(page, size); // Сервис возвращает Flux<User>
}

Для POST с Flux телом (batch-операции):

@PostMapping("/batch-users")
public Flux<User> createBatch(@RequestBody Flux<UserRequest> requestsFlux) {
    return requestsFlux.flatMap(req -> userService.createUser(req.getName()));
}

flatMap — для параллельной обработки, возвращает Flux сохранённых пользователей.

Обработка ошибок и валидация в контроллерах

Ошибки — часть жизни: в WebFlux используйте @ExceptionHandler в контроллере или глобально (@ControllerAdvice).

Пример:

@ExceptionHandler(UserNotFoundException.class)
public Mono<ResponseEntity<String>> handleNotFound(UserNotFoundException ex) {
    return Mono.just(ResponseEntity.notFound().build());
}

Для валидации: @Validated на контроллере, @Valid на @RequestBody. Ошибки валидации — WebExchangeBindException, обработайте в handler.

Глобально: @ControllerAdvice с @ExceptionHandler для централизованной обработки. Это интегрируется с onErrorResume/retry: в сервисе добавьте, и контроллер получит восстановленный поток.


Практические советы и подводные камни

- Тестирование: Используйте WebTestClient — webTestClient.get().uri("/greet/Name").exchange().expectStatus().isOk().expectBody(String.class).isEqualTo("Привет, Name!");
- Schedulers: Если в сервисе blocking код, добавьте .publishOn(Schedulers.boundedElastic()) перед возвратом в контроллер.
- Проблема: Возврат Flux без produces = TEXT_EVENT_STREAM — соберётся в массив, но под большой нагрузкой рискуете буфером; для стриминга укажите media type.
- Оптимизация: Для больших ответов используйте Flux<DataBuffer> — стриминг байтов без сериализации в память.
- Интеграция: С Spring Security Reactive — фильтры асинхронны, не блокируют.


#Java #middle #Reactor #WebFlux #Mono #Flux

Раздел 6. Коллекции в Java

Глава 4. Queue и Deque

Реализации: PriorityQueue, LinkedList как очередь. Применение: обработка задач, хранение заявок

Интерфейс Queue<E> имеет несколько реализаций в JCF, каждая оптимизирована под разные сценарии. Сегодня фокус на PriorityQueue и LinkedList (как Queue). Эти реализации демонстрируют разнообразие: от строгого FIFO до приоритетной обработки.

LinkedList<E> как Queue

LinkedList — это двусвязный список (doubly-linked list), который реализует Queue<E> (а также List<E> и Deque<E>). Как очередь, она идеальна для FIFO: добавление в конец, извлечение из начала.

Особенности:
FIFO: Строго соблюдается порядок добавления.
Уникальность: Нет, дубликаты разрешены.
Null: Разрешен (LinkedList позволяет null элементы).
Big O: O(1) для offer (добавление в конец), poll (извлечение из начала), peek (просмотр начала). Contains — O(n), так как перебор списка.

Внутренняя работа: Каждый элемент — узел (node) с ссылками на prev и next. Добавление — создание узла и обновление ссылок. Извлечение — удаление первого узла и сдвиг ссылок.

Нюансы:
Эффективна для частых вставок/удалений в концах (O(1)), но медленная для середины (O(n)).
Память: Выше, чем у ArrayDeque (из-за ссылок на prev/next).
Thread-safety: Нет — для многопоточности используйте BlockingQueue.
Дополнительно: Как Deque, поддерживает добавление/извлечение с обоих концов (об этом в следующем уроке).
Когда использовать: Для простых FIFO-очередей с небольшим размером, или когда нужна универсальность (Queue + List).

Пример кода для LinkedList как Queue:

javaimport java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer("Задача 1");  // Добавление в конец
        queue.offer("Задача 2");
        queue.offer("Задача 3");
        System.out.println(queue);  // [Задача 1, Задача 2, Задача 3] — FIFO порядок

        System.out.println(queue.peek());  // Задача 1 (просмотр)
        System.out.println(queue.poll());  // Задача 1 (извлечение)
        System.out.println(queue);         // [Задача 2, Задача 3]

        queue.offer(null);  // Разрешен null
        System.out.println(queue.poll());  // Задача 2
    }
}

Вывод: Показывает FIFO — элементы извлекаются в порядке добавления, null разрешен.

PriorityQueue<E>

PriorityQueue — это приоритетная очередь на основе кучи (binary heap, min-heap по умолчанию). Она не следует FIFO, а извлекает элементы по приоритету (минимальный первый для натуральных типов).

Особенности:
FIFO: Нет — приоритетный порядок (по Comparable или Comparator).
Уникальность: Нет, дубликаты разрешены.
Null: Не разрешен (NullPointerException).
Big O: O(log n) для offer (вставка в кучу), poll (извлечение минимума с перестройкой), peek — O(1). Contains — O(n), так как перебор.

Внутренняя работа: Хранит элементы в массиве как бинарную кучу. При добавлении/извлечении перестраивает кучу (heapify) для поддержания свойства: родитель <= дети. Приоритет определяется compareTo() или Comparator.

Нюансы:
Порядок итерации: Не гарантирован (куча не sorted list).
Comparator: Передайте при создании: new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a) для max-heap.
Размер: Resizable, initial capacity 11.
Thread-safety: Нет — используйте PriorityBlockingQueue для потоков.
Custom объекты: Должны реализовывать Comparable<E> или предоставить Comparator, иначе ClassCastException.
Когда использовать: Для задач с приоритетами (например, планировщик задач, Dijkstra алгоритм).


#Java #для_новичков #beginner #Collections #PriorityQueue #LinkedList

Пример кода для PriorityQueue:

javaimport java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.offer(3);
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        System.out.println(queue);  // [1, 3, 2] — min в начале, но итерация не sorted

        System.out.println(queue.peek());  // 1 (минимальный)
        System.out.println(queue.poll());  // 1
        System.out.println(queue);         // [2, 3]

        // Max-heap с Comparator
        Queue<Integer> maxQueue = new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a);
        maxQueue.offer(3);
        maxQueue.offer(1);
        maxQueue.offer(2);
        System.out.println(maxQueue.poll());  // 3 (максимальный)

        // queue.offer(null);  // NPE
    }
}

Вывод: Элементы извлекаются по приоритету, не по порядку добавления.

Применение очередей: Обработка задач, хранение заявок

Очереди идеальны для сценариев последовательной обработки.

Обработка задач (Task Processing):
Пример: Планировщик задач, где задачи добавляются в очередь и обрабатываются по порядку (FIFO с LinkedList) или по приоритету (PriorityQueue).
Нюанс: В многопоточных системах (например, Thread pool) используйте BlockingQueue для безопасного poll.

Пример кода (простой обработчик):

javaimport java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class TaskProcessor {
    private Queue<String> tasks = new LinkedList<>();

    public void addTask(String task) {
        tasks.offer(task);
    }

    public void processTasks() {
        while (!tasks.isEmpty()) {
            String task = tasks.poll();
            System.out.println("Обработка: " + task);
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TaskProcessor processor = new TaskProcessor();
        processor.addTask("Задача 1");
        processor.addTask("Задача 2");
        processor.processTasks();  // Обработка: Задача 1\nОбработка: Задача 2
    }
}

Вывод: Задачи обрабатываются FIFO.

Хранение заявок (Request Storage):
Пример: Сервер хранит входящие заявки в очередь для последовательной обработки (например, HTTP requests).
С PriorityQueue: Заявки по срочности (high-priority first).
Нюанс: Для реальных систем используйте BlockingQueue (offer/poll с блокировкой при пустой/полной).

Пример кода (приоритетные заявки):

javaimport java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

class Request implements Comparable<Request> {
    private String name;
    private int priority;  // 1 - высокий, 10 - низкий

    public Request(String name, int priority) {
        this.name = name;
        this.priority = priority;
    }

    @Override
    public int compareTo(Request other) {
        return Integer.compare(this.priority, other.priority);  // Min-heap по приоритету
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Request> requests = new PriorityQueue<>();
        requests.offer(new Request("Заявка A", 5));
        requests.offer(new Request("Заявка B", 1));  // Высокий приоритет
        requests.offer(new Request("Заявка C", 3));

        while (!requests.isEmpty()) {
            System.out.println("Обработка: " + requests.poll().getName());  // Заявка B, Заявка C, Заявка A
        }
    }
}

Вывод: Заявки обрабатываются по приоритету.

Полезные советы для новичков

LinkedList для простоты: Универсальна для FIFO, легко добавить Deque-функции.
PriorityQueue для приоритетов: Передавайте Comparator для custom порядка (например, max-heap).
Custom классы: Реализуйте Comparable для PriorityQueue, или используйте Comparator.
Пустая очередь: Проверяйте isEmpty() перед poll, или используйте null от poll.
Итерация: For-each для просмотра, но не модифицируйте.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #PriorityQueue #LinkedList

Реактивное программирование

R2DBC vs JDBC: реактивные базы данных

Исторический контекст: что такое JDBC и почему он доминировал десятилетиями

JDBC — это стандартный API Java для доступа к реляционным базам данных, появившийся ещё в JDK 1.1 (1997 год).

Он позволяет выполнять SQL-запросы, управлять соединениями и обрабатывать результаты через унифицированный интерфейс, независимо от конкретной БД (PostgreSQL, MySQL, Oracle и т.д.).

Ключевые компоненты JDBC:
DriverManager или DataSource: Для получения соединения (Connection).
Statement/PreparedStatement: Для выполнения SQL (executeQuery, executeUpdate).
ResultSet: Для чтения результатов (next(), getString() и т.д.).
Transaction management: commit(), rollback().

Пример простого JDBC-кода:

import java.sql.*;
public class JdbcExample {
  public static void main(String[] args) {
     try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:postgresql://localhost:5432/db", "user", "pass");
     PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE id = ?")) {
     stmt.setLong(1, 1L);
     ResultSet rs = stmt.executeQuery();

     while (rs.next()) {
          System.out.println("User: " + rs.getString("name"));
      }
   } catch (SQLException e) {
        e.printStackTrace();
    }
  }
}

Это синхронно и блокирующе: executeQuery() "виснет" до ответа от БД, блокируя текущий поток.

В традиционных приложениях (как Spring MVC) это работало: каждый запрос — отдельный поток из пула (например, Tomcat с 200 потоками), и если БД отвечает быстро, проблем нет. Но под высокой нагрузкой или с медленными запросами (сетевые задержки, сложные джойны) пул исчерпывается: потоки "спят" в ожидании IO, CPU простаивает, а новые запросы ждут в очереди, вызывая таймауты и отказы. Это классическая проблема асинхронщины: JDBC не предназначен для non-blocking IO, он полагается на blocking calls операционной системы.

В реактивных приложениях (WebFlux) использование JDBC — антипаттерн: если контроллер возвращает Mono, но внутри — blocking JDBC, весь выигрыш теряется. Поток из event-loop (Netty) блокируется, снижая throughput (пропускную способность). Вот почему нужен новый подход.


Проблемы JDBC в реактивном контексте: почему старый стандарт не справляется

Давайте разберём проблемы JDBC подробно, чтобы понять мотивацию R2DBC:
Блокирующая природа: Все операции (connect, query, fetch) — синхронны. В асинхронном коде это требует обёрток вроде CompletableFuture или offload на отдельный пул (Schedulers.boundedElastic()), но это хак: теряется истинная реактивность, и под нагрузкой пулы переполняются.

Отсутствие backpressure: ResultSet — pull-модель (next() получает данные), но без контроля темпа. Если результат огромный (миллионы строк), буфер переполняется, рискуя OOM (OutOfMemoryError). В реактивном мире (push с backpressure) это несовместимо.

Управление соединениями: JDBC полагается на пулы (HikariCP), но они ориентированы на blocking: соединение "занято" весь запрос. В реактиве нужно multiplexing — одно соединение для многих операций асинхронно.

Транзакции: @Transactional в Spring работает, но в реактиве требует специальной поддержки (reactive transactions), иначе — блокировки.

Масштабируемость: Под 10k+ RPS (requests per second) с БД-запросами JDBC требует огромных пулов потоков (тысячи), что жрёт память (каждый поток ~1MB стека) и контекст-свичинг.

Интеграция с Reactor: Нет native Publisher — результаты не "текут" как Flux, требуя ручной конвертации, что добавляет boilerplate и риски.

В итоге, JDBC — отличный для legacy или низконагруженных приложений, но в микросервисах с WebFlux он "ломает" реактивный стек, возвращая к болям callback-ада и ожиданий.


Введение в R2DBC: реактивный стандарт для реляционных БД

R2DBC — это спецификация (с 2019 года, под эгидой Spring и Pivotal), определяющая API для доступа к реляционным БД в реактивном стиле. Это не замена JDBC, а параллельный стандарт, ориентированный на non-blocking IO.

#Java #middle #Reactor #WebFlux #Mono #Flux #R2DBC

Ключевые идеи:
Publisher-based API: Все операции возвращают Publisher (Mono/Flux из Reactive Streams): Connection как Mono<Connection>, Statement.execute() как Flux<Row>.

Non-blocking от начала до конца: Использует асинхронные драйверы (для PostgreSQL, MySQL и т.д.), где соединения мультиплексируются — одно для многих запросов.

Backpressure встроено: Результаты (Flux<Row>) уважают request(n): если подписчик не готов, БД не шлёт данные, избегая перегрузки.

Транзакции реактивные: Поддержка @Transactional с Mono/Flux.

Интеграция с экосистемой: Spring Data R2DBC — аналог Spring Data JPA, с репозиториями, @Query и CRUD.

Драйверы: r2dbc-postgresql, r2dbc-mysql и т.д. — реализуют спецификацию, используя неблокирующие сокеты (Netty или аналог).

Пример базового R2DBC-кода (без Spring):

import io.r2dbc.spi.ConnectionFactories;
import io.r2dbc.spi.ConnectionFactory;
import reactor.core.publisher.Flux;

public void createConnectionFactory () {

  ConnectionFactory factory = ConnectionFactories.get("r2dbc:postgresql://localhost:5432/db?username=user&password=pass");

  Flux<String> namesFlux = Flux.usingWhen(

     factory.create(), // Асинхронно создать соединение

     conn -> conn.createStatement("SELECT name FROM users").execute().flatMap(result -> result.map((row, metadata) -> row.get("name", String.class))),
     conn -> conn.close() // Асинхронно закрыть
  );

  namesFlux.subscribe(System.out::println); // Строки приходят асинхронно
}

Здесь usingWhen — реактивный try-with-resources: создаёт соединение асинхронно, выполняет запрос как Flux<Result>, map извлекает данные. Нет блокировок: если БД медленная, поток свободен.


Spring Data R2DBC: упрощение с репозиториями и аннотациями

Spring Data R2DBC — модуль, который абстрагирует R2DBC, как Spring Data JPA для JDBC.

Добавьте зависимость:

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-r2dbc</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>io.r2dbc</groupId>
  <artifactId>r2dbc-postgresql</artifactId> <!-- Для PostgreSQL -->
</dependency>

Настройте в application.properties:

spring.r2dbc.url=r2dbc:postgresql://localhost:5432/db
spring.r2dbc.username=user
spring.r2dbc.password=pass

Репозитории:

ReactiveRepository extends ReactiveCrudRepository<Entity, ID>.

Сущность:

@Entity
public class User {
  @Id
  private Long id;
  private String name;
  // Getters/setters
}

public interface UserRepository extends ReactiveCrudRepository<User, Long> {
  @Query("SELECT * FROM users WHERE name LIKE :name")
  Flux<User> findByNameLike(String name);
}

В сервисе/контроллере:

@Service
public class UserService {
  private final UserRepository repo;

  public UserService(UserRepository repo) {
     this.repo = repo;
  }

  public Flux<User> findAll() {
    return repo.findAll(); // Flux асинхронно
  }

  public Mono<User> save(User user) {
     return repo.save(user);
  }
}

В контроллере:

@GetMapping("/users")
public Flux<User> getAllUsers() {
     return userService.findAll();
}

Это декларативно: repo.findAll() — Flux, который "течёт" из БД без блокировок. Транзакции: @Transactional на методе — reactive, rollback асинхронно.

Расширенный пример: пагинация с ReactiveSortingRepository и Pageable.

public interface UserRepository extends ReactiveSortingRepository<User, Long> {}
Flux<User> paged = repo.findAll(Sort.by("name").ascending()).skip(10).take(20); // Простая пагинация
Для complex: используйте @Query с параметрами, или Criteria API.

Практические советы и подводные камни

Выбор БД: PostgreSQL — лучший для R2DBC (полная поддержка async).
Тестирование: Embedded H2 с r2dbc-h2, ReactiveTest для StepVerifier.
Камень: Нет full ORM (как JPA entities с relations) — используйте ручные joins или Spring Data Projections.
Камень: Транзакции не поддерживают propagation в nested методах fully — будьте осторожны.
Совет: Для hybrid (JDBC + R2DBC) — используйте разные DataSource, но избегайте в одном приложении.
Совет: Мониторьте с Micrometer: метрики на запросы, соединения.


#Java #middle #Reactor #WebFlux #Mono #Flux #R2DBC

Раздел 6. Коллекции в Java

Глава 4. Queue и Deque

Интерфейс Deque. Двусторонняя очередь (FIFO и LIFO). Реализации: ArrayDeque, LinkedList

Интерфейс Deque<E> — это расширение Queue из пакета java.util, который представляет двустороннюю очередь (double-ended queue). Deque позволяет добавлять, удалять и просматривать элементы как с начала (head), так и с конца (tail) очереди. Это делает Deque универсальной структурой, способной моделировать как обычную очередь (FIFO), так и стек (LIFO), а также комбинированные сценарии.


Ключевые особенности Deque

Двусторонний доступ: Операции с first (начало) и last (конец).

FIFO и LIFO:
FIFO: Добавляйте в конец (addLast), извлекайте из начала (removeFirst) — как стандартная очередь.
LIFO: Добавляйте в начало (addFirst), извлекайте из начала (removeFirst) — как стек.

Уникальность элементов: Не гарантируется — дубликаты разрешены (зависит от реализации).
Null элементы: Зависит от реализации (ArrayDeque позволяет, но не рекомендуется; LinkedList позволяет).
Big O: Зависит от реализации, но обычно O(1) для операций на концах.
Итерация: Поддерживает Iterator для перебора от начала к концу, и descendingIterator() для обратного порядка.

Deque расширяет Queue, добавляя методы для работы с концом. Основные реализации: ArrayDeque (на массиве) и LinkedList (на связном списке). Deque можно использовать как Queue или Stack (вместо устаревшего Stack класса).

Когда использовать Deque:
Для стеков (LIFO, например, undo/redo).
Для очередей с доступом к концу (например, sliding window в алгоритмах).
Для двусторонних операций (например, палиндромы, где проверка с обоих концов).


FIFO и LIFO в Deque: Двусторонняя очередь

Deque поддерживает два основных режима:
FIFO (First-In-First-Out): "Первым вошел — первым вышел".

Добавление: addLast(E e) или offerLast(E e).
Извлечение: removeFirst() или pollFirst().
Просмотр: getFirst() или peekFirst().
Аналогия: Очередь в банке — первый пришел, первый ушел.

LIFO (Last-In-First-Out): "Последним вошел — первым вышел".

Добавление: addFirst(E e) или offerFirst(E e).
Извлечение: removeFirst() или pollFirst().
Просмотр: getFirst() или peekFirst().
Аналогия: Стопка тарелок — последняя сверху первой берется.


Методы Deque (основные, аналогично Queue, но с first/last)

Добавление:
addFirst(E e)/addLast(E e): Добавляет или кидает исключение, если переполнено.
offerFirst(E e)/offerLast(E e): Добавляет, возвращает boolean (false, если переполнено).

Извлечение:
removeFirst()/removeLast(): Извлекает или кидает NoSuchElementException, если пусто.
pollFirst()/pollLast(): Извлекает или возвращает null, если пусто.

Просмотр:
getFirst()/getLast(): Возвращает или кидает NoSuchElementException, если пусто.
peekFirst()/peekLast(): Возвращает или null, если пусто.

Другие: size(), isEmpty(), clear(), iterator(), descendingIterator().
Нюанс: Методы Queue (offer, poll, peek) в Deque эквивалентны offerLast, pollFirst, peekFirst (для FIFO).


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Deque #ArrayDeque #LinkedList

Реализации Deque: ArrayDeque и LinkedList

ArrayDeque

Описание: ArrayDeque — эффективная реализация Deque на основе кругового массива (circular array), который resizable. Она оптимизирована для операций на концах и рекомендуется как стандартная Deque в Java.

Особенности:
FIFO/LIFO: Поддерживает оба.
Уникальность: Нет.
Null: Разрешен.
Big O: O(1) amortized для addFirst/addLast, removeFirst/removeLast, peek (постоянное время). Contains — O(n).

Внутренняя работа: Массив с head и tail индексами. При добавлении/удалении индексы циклически сдвигаются. При заполнении массив удваивается (resizing O(n) rarely).

Нюансы:
Память: Эффективнее LinkedList (нет ссылок на узлы).
Initial capacity: Конструктор с int для начального размера (default 16).
Thread-safety: Нет — используйте для single-thread.
Когда использовать: Для большинства Deque-задач (быстрее LinkedList для концов).
Ограничение: Не реализует List, нет доступа по индексу.

Пример кода для ArrayDeque:

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();
        // FIFO: Очередь
        deque.offerLast("Элемент 1");  // Добавление в конец
        deque.offerLast("Элемент 2");
        System.out.println(deque.pollFirst());  // Элемент 1 (извлечение из начала)
        System.out.println(deque.peekFirst());  // Элемент 2 (просмотр)

        // LIFO: Стек
        deque.offerFirst("Элемент 3");  // Добавление в начало
        deque.offerFirst("Элемент 4");
        System.out.println(deque.pollFirst());  // Элемент 4 (LIFO)

        // Обратный итератор
        for (String elem : deque.descendingIterator()) {
            System.out.println(elem);  // С конца к началу
        }
    }
}

Вывод: Показывает FIFO и LIFO, операции O(1).

LinkedList

Описание: LinkedList — двусвязный список, который реализует Deque (и Queue, List). Как Deque, она позволяет операции на обоих концах.

Особенности:
FIFO/LIFO: Поддерживает оба.
Уникальность: Нет.
Null: Разрешен.
Big O: O(1) для addFirst/addLast, removeFirst/removeLast, peek (ссылки на first/last узлы). Contains — O(n).

Внутренняя работа: Узлы с prev/next ссылками. Добавление — создание узла и обновление ссылок first/last. Удаление — сдвиг ссылок.

Нюансы:
Память: Выше, чем ArrayDeque (каждый узел — объект с ссылками).
Универсальность: Реализует List, так что доступ по индексу (но O(n)).
Thread-safety: Нет.
Когда использовать: Для Deque с дополнительными List-функциями или частых вставок в середину (но для концов ArrayDeque быстрее).
Ограничение: Медленнее ArrayDeque для больших размеров из-за overhead узлов.

Пример кода для LinkedList как Deque (аналогичен ArrayDeque):

import java.util.LinkedList;
import java.util.Deque;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<String> deque = new LinkedList<>();
        deque.addLast("Элемент 1");
        deque.addLast("Элемент 2");
        System.out.println(deque.removeFirst());  // Элемент 1

        deque.addFirst("Элемент 3");
        System.out.println(deque.removeFirst());  // Элемент 3 (LIFO)
    }
}

Вывод: То же, что и ArrayDeque, но с List-возможностями.

Полезные советы для новичков

ArrayDeque по умолчанию: Для большинства Deque-задач — эффективнее.
LinkedList для универсальности: Если нужно List API (get(index)), используйте её.
FIFO vs LIFO: Выбирайте методы (First/Last) по нуждам.
Null: Избегайте, чтобы не путаться.
Итераторы: descendingIterator() для обратного перебора — полезно для LIFO.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Deque #ArrayDeque #LinkedList