Spring WebFlux - 리액티브 프로그래밍(Reactive Programming)

1. 리액티브 프로그래밍(Reactive Programming)

 1) 사전 준비

• 명령형 프로그래밍 방식을 이용한 전통적인 애플리케이션 개발 방식과는 다른 선언형 프로그래밍 방식을 사용한다
• 템플릿 프로젝트를 이용하여 학습한다
  - github 링크에서 실습용 repository를 clone 한다
   : https://github.com/codestates-seb/be-template-reactive
• 리액티브 프로그래밍 유닛에 사용한 예제 코드
  - https://github.com/codestates-seb/be-reference-reactive 

 2) 리액티브

• 일반적으로 ‘반응을 하는’, ‘반응을 보이는’이란 의미이다
• 리액티브(Reactive)에 대한 빠른 이해를 위한 단어로 리액션(Reaction)이 있다

 

 3) 리액티브 시스템(Reactive System)

• 반응을 잘하는 시스템을 의미한다
• 리액티브 시스템을 이용하는 클라이언트의 요청에 반응을 잘하는 시스템이다
• 리액티브 시스템 관점에서의 반응은 쓰레드의 Non-Blocking과 관련이 있다
  - 리액티브 시스템은 클라이언트의 요청에 대한 응답 대기 시간을 최소화 할 수 있도록 쓰레드가 차단되지 않게 한다
  - Non-Blocking을 통해 클라이언트에게 즉각적으로 반응하도록 구성된 시스템이다
• 리액티브 선언문에 나와 있는 리액티브 시스템 설계원칙의 그림을 통해 리액티브 시스템의 특징을 확인해 봅시다.
  - MEANS
    : 리액티브 시스템에서 사용하는 커뮤니케이션 수단이다
    : Message Driven
      → 리액티브 시스템에서는 메시지 기반 통신을 통해 여러 시스템 간에 느슨한 결합을 유지한다
  - FORM
   : 메시지 기반 통신을 통해 리액티브 시스템이 어떤 특성을 가지는 구조로 형성되는지를 의미한다
   : Elastic
      → 시스템으로 들어오는 요청량이 크기에 상관없이 일정한 응답성을 유지한다
   : Resillient
      → 시스템의 일부분에 장애가 발생하더라도 응답성을 유지한다
  - VALUE
   : 리액티브 시스템의 핵심 가치가 무엇인지를 표현하는 영역이다
   : Responsive
      → 리액티브 시스템은 클라이언트의 요청에 즉각적으로 응답할 수 있어야 한다
   : Maintainable
      → 클라이언트의 요청에 대한 즉각적인 응답이 지속가능해야 한다
   : Extensible
      → 클라이언트의 요청에 대한 처리량을 자동으로 확장하고 축소할 수 있어야 한다

 4) 리액티브 프로그래밍(Reactive Programming)

• 리액티브 시스템에서 사용되는 프로그래밍 모델이다
• 리액티브 시스템에서의 메시지 기반 통신(Message Driven)은 Non-Blocking 통신과 유기적인 관계를 맺고 있다
• 리액티브 프로그래밍은 Non-Blocking 통신을 위한 프로그래밍 모델이다

 

3. 리액티브 프로그래밍의 특징

• 선언형 프로그래밍 방식을 사용하는 대표적인 프로그래밍 모델이다
• 지속적으로 데이터가 입력으로 들어올 수 있고 데이터에 어떤 변경이 발생하는 이벤트가 발생할 때 마다 데이터를 계속해서 전달한다
• 지속적으로 발생하는 데이터를 하나의 데이터 플로우로 보고 데이터를 자동으로 전달합니다.
• 리액티브 스트림즈(Reactive Streams)
  - JPA와 JDBC API의 공통점은
   : JPA(Java Persistence API)는 Java 진영에서 사용하는 ORM(Object-Relational Mapping) 기술의 표준 사양(또는 명세, Specification)이다
   : JDBC는 Java 애플리케이션에서 데이터베이스에 액세스하기 위한 표준 사양(또는 명세, Specification)이다
  - 리액티브 스트림즈(Reactive Streams)는 리액티브 프로그래밍을 위한 표준 사양(또는 명세, Specification)이다

 

4. 리액티브 스트림즈 컴포넌트(구성요소)

 1) Publisher 인터페이스

public interface Publisher<T> {
    public void subscribe(Subscriber<? super T> s);
}

• 데이터 소스로 부터 데이터를 내보내는(emit) 역할을 한다
• subscribe() 추상 메서드를 포함하고 있다
• subscribe()의 파라미터로 전달되는 Subscriber가 Publisher로부터 내보내진 데이터를 소비하는 역할을 한다
• subscribe() 는 Publisher가 내보내는 데이터를 수신할 지 여부를 결정하는 구독의 의미를 가지고 있다
• 일반적으로 subscribe()가 호출되지 않으면 Publisher가 데이터를 내보내는 프로세스는 시작되지 않는다

 

 2) Subscriber 인터페이스

public interface Subscriber<T> {
    public void onSubscribe(Subscription s);
    public void onNext(T t);
    public void onError(Throwable t);
    public void onComplete();
}

• Publisher로부터 내보내진 데이터를 소비하는 역할을 한다
• Subscriber는 네 개의 추상 메서드를 포함하고 있다
  - onSubscribe(Subscription s)
   : 구독이 시작되는 시점에 호출된다
   : onSubscribe() 내에서 Publisher에게 요청할 데이터의 개수를 지정하거나 구독 해지 처리를 할 수 있다
  - onNext(T t)
   : Publisher가 데이터를 emit할 때 호출된다
   : emit된 데이터를 전달 받아서 소비할 수 있다
  - onError(Throwable t)
   : Publisher로부터 emit된 데이터가 Subscriber에게 전달되는 과정에서 에러가 발생할 경우에 호출된다
  - onComplete()
   : Publisher가 데이터를 emit하는 과정이 종료될 경우 호출된다
   : 데이터의 emit이 정상적으로 완료 된 후, 처리해야 될 작업이 있다면 onComplete() 내에서 수행할 수 있다

 

 3) Subscription 인터페이스

public interface Subscription {
    public void request(long n);
    public void cancel();
}

• Subscriber의 구독 자체를 표현한 인터페이스이다
  - request(long n)
   : Publihser가 emit하는 데이터의 개수를 요청한다
  - cancel()
   : 구독을 해지하는 역할을 한다
   : 구독 해지가 발생하면 Publisher는 더이상 데이터를 emit하지 않는다

 

 4) Processor 인터페이스

public interface Processor<T, R> extends Subscriber<T>, Publisher<R> {
}

• Subscriber 인터페이스와 Publisher 인터페이스를 상속하고 있다
  - Publisher와 Subscriber의 역할을 동시에 할 수 있는 특징을 가진다
  - 별도로 구현해야 되는 추상 메서드는 없다

 

5. 리액티브 스트림즈 구현체

 1) Project Reactor(Reactor)

• 리액티브 스트림즈를 구현한 대표적인 구현체이다
• Spring과 가장 잘 맞는 리액티브 스트림즈 구현체이다
• Reactor는 Spring 5의 리액티브 스택에 포함되어 있ek
• Sprig Reactive Application 구현에 있어 핵심적인 역할을 담당한다

 2) RxJava

• .NET 기반의 리액티브 라이브러리를 넷플릭스에서 Java 언어로 포팅한 JVM 기반의 리액티브 확장 라이브러리이다
• RxJava의 경우 2.0부터 리액티브 스트림즈 표준 사양을 준수하고 있다
• 이 전 버전의 컴포넌트와 함께 혼용되어 사용이 되고 있다

 3) Java Flow API

• Java 역시 Java 9부터 리액티브 스트림즈를 지원한다
• Flow API는 리액티브 스트림즈를 구현한 구현체가 아니라 리액티브 스트림즈 표준 사양을 Java 안에 포함을 시킨 구조라고 볼 수 있다
• 다양한 벤더들이 JDBC API를 구현한 드라이버를 제공할 수 있도록 SPI(Service Provider Interface) 역할을 하는것 처럼 Flow API 역시 리액티브 스트림즈 사양을 구현한 여러 구현체들에 대한 SPI 역할을 한다

 4) 기타 리액티브 확장(Reactive Extension)

• RxJava의 Rx는 Reactive Extension의 줄임말이다
• 이 의미는 특정 언어에서 리액티브 스트림즈를 구현한 별도의 구현체가 존재한다는 의미이다
• 실제로 다양한 프로그래밍 언어에서 리액티브 스트림즈를 구현한 리액티브 확장(Reactive Extension) 라이브러리를 제공하고 있다
• 대표적인 리액티브 확장(Reactive Extension) 라이브러리로 앞에서 언급한 RxJava가 있다
• 이외에도 RxJS, RxAndroid, RxKotlin, RxPython, RxScala 등이 있다

 

▶ The Reactive Manifesto : https://www.reactivemanifesto.org/glossary 

Glossary - The Reactive Manifesto

▶ Reactive Streams : https://github.com/reactive-streams/reactive-streams-jvm 

GitHub - reactive-streams/reactive-streams-jvm: Reactive Streams Specification for the JVM

▶ ReactiveX : https://reactivex.io/ 

ReactiveX