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Reactive

비동기 programming

Caller와 Callee

  • Caller: 호출하는 함수
  • Callee: 호출되는 함수

함수형 인터페이스

  • 함수형 프로그래밍을 지원하기 위해 java 8부터 도입

  • 1개의 추상 메서드를 갖고 있는 인터페이스

  • 함수를 1급 객체로 사용할 수 있음

    • 함수를 변수에 할당하거나 인자로 전달하고 반환값으로 사용 가능

  • Function, Consumer, Supplier, Runnable 등이 있음

    • @FunctionalInterface 어노테이션을 사용해 함수형 인터페이스임을 명시

      @FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

  • 함수형 인터페이스를 구현한 익명 클래스를 람다식으로 변경 가능

  • 함수형 인터페이스는 호출한 스레드에서 실행

동기/비동기, Blocking/Non-Blocking

동기 vs 비동기 : 호출한 함수의 작업 완료 여부를 확인하느냐

  • 동기: 함수 A가 함수 B를 호출한 뒤, 함수 B의 리턴값을 계속 확인
    • caller는 callee의 결과에 관심이 있다
    • caller는 callee의 결과를 이용해서 action을 수행
  • 비동기: A가 함수 B를 호출할 때 콜백 함수를 함께 전달, B 작업이 완료될 때 콜백함수가 실행 (A는 B 함수의 작업 완료 여부를 신경쓰지 않음)
    • caller는 callee의 결과에 관심이 없다
    • callee는 결과를 이용해서 callback을 수행

Blocking vs Non-Blocking : 제어권을 어떻게 처리하느냐

  • Blocking: A 함수가 B 함수를 호출하면, 제어권을 A가 호출한 B 함수에게 전달
    • callee를 호출한 후, callee가 완료되기 전까지 caller가 아무것도 할 수 없음
    • 제어권을 callee에게 전달
    • caller와 다른 별도의 thread가 필요하지 않음(혹은 thread를 추가로 사용할 수도 있음)
  • Non-Blocking: A 함수가 B 함수를 호출해도 제어권은 그대로 A가 가지고 있음
    • callee를 호출한 후, callee가 완료되지 않더라도 caller가 본인의 일을 할 수 있음
    • 제어권을 caller가 가지고 있음
    • caller와 다른 별도의 thread가 필요함

Blocking의 종류

  • blocking은 thread가 오랜 시간 일을 하거나 대기하는 경우 발생
  • CPU-bound blocking: thread가 대부분의 시간을 CPU 점유(= 오랜 시간 일을 한다)
    • 연산이 많은 경우
    • 성능을 높이기 위해서는 추가적인 코어를 투입
  • IO-bound blocking: thread가 대부분의 시간을 대기(= 오랜 시간 대기한다)
    • 파일 읽기/쓰기, network 요청 처리, 요청 전달 등
    • IO-bound non blocking을 통해 성능 개선 가능

CompletableFuture

  • java 8에서 처음 도입
  • 비동기 프로그래밍 지원
  • Lambda, Method reference 등 java 8의 새로운 기능 지원
  • 자세한 설명은 여기

Reactive manifesto

  • reactive system 의 software architecture에 대한 선언문
  • 4가지 핵심 가치 제시
    • Responsive(응답성): system이 항상 응답 가능해야 함
    • Resilient(탄력성, 복원력): system이 장애에 대해 견고해야 함
    • Elastic(유연성): system이 부하에 대해 탄력적으로 대처해야 함
    • Message-driven(메시지 기반): system이 비동기 메시지 전달을 통해 느슨하게 결합되어야 함
  • reference

Reactive programming

  • 비동기 데이터 stream을 사용하는 패러다임
  • 모든 것이 이벤트로 구성되고 이벤트를 통해 전파
    • event-driven
    • 데이터의 전달, 에러, 완료를 모두 이벤트로 취급
  • Reactive streams 활용(reactive streams를 구현한 라이브러리 활용)

Reactive streams 구조

img.png

ref. https://www.appsdeveloperblog.com/reactive-streams-in-java/

Publisher

@FunctionalInterface
public static interface Publisher<T> {
    public void subscribe(Subscriber<? super T> subscriber);
}
  • subscribe 함수를 제공해서 publisher에 다수의 subscriber를 등록할 수 있음
  • subscription을 포함하고 subscriber가 추가되면 subscription 제공

Subscriber

public interface Subscriber<T> {
    public void onSubscribe(Subscription subscription);
    public void onNext(T item);
    public void onError(Throwable throwable);
    public void onComplete();
}
  • subscribe하는 시점에 publisher로부터 subscription을 받을 수 있는 인자 제공
  • onNext, onError, onComplete 함수를 통해 publisher로부터 전달받은 데이터 혹은 이벤트를 처리
  • onNext는 여러 번, onError와 onComplete는 한 번만 호출

Subscription

public interface Subscription {
    public void request(long n);
    public void cancel();
}
  • request(long n): back pressure를 조절
  • cancel(): publisher가 onNext를 통해서 값을 전달하는 것을 취소

Reactive streams 구현 라이브러리

  • Project reactor
  • RxJava
  • Mutiny

Project reactor

project reactor - pivotal

  • Spring reactor에서 사용 (webflux 기반)
  • Mono, Flux publisher 제공