[TIL] 리액티브 프로그래밍

🙏🏻 리액티브 프로그래밍

  - 전통적인 명령형 프로그래밍 방식(ex. Spring MVC) 과 달리 선언형 프로그래밍 방식을 사용

  💡 리액티브 : Reactive
    - 반응을 하는, 반응을 보이는

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📍 리액티브 시스템 : Reactive System

   - 반응을 잘하는 시스템

   - 즉, 리액티브 시스템을 이용하는 클라이언트의 요청에 반응을 잘하는 시스템

   - 클라이언트의 요청에 대한 응답 대기 시간을 최소화 할수 있도록 요청 쓰레드가 차단 되지 않게함으로써 

      클라이언트에게 즉각적으로 반응하도록 구성된 시스템

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  ▪️ 리액티브 시스템 특징

  ◽️ MEANS

    - 리액티브 시스템에서 사용하는 커뮤니케이션 수단

     🔹 Message Driven : 메시지 기반 통신

      - 리액티브 시스템에서는 메시지 기반 통신을 통해 여러 시스템 간에 느슨한 결합을 유지함

      - Non-Blocking 통신과 유기적인 관계를맺고 있으며 리액티브 프로그램은 Non-Blocking 통신을 위한 프로그래밍 모델

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  ◽️ FORM

    - 메시지 기반 통신을 통해 리액티브 시스템이 어떤 특성을 가지는 구조로 형성 되는지를 의미함

     🔹 Elastic : 탄력있는

      - 시스템으로 들어오는 요청량이 적거나 많거나에 상관없이 일정한 응답을 유지

     🔹 Resilient : 탄력

      - 시스템의 일부분에 장애가 발생하더라도 응답성을 유지하는 것

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  ◽️ VALUE

    - 리액티브 시스템의 핵심 가치가 무엇인지를 표현하는 영역

     🔹 Responsive

      - 리액티브 시스템은 클라이언트 요청에 즉각적으로 응답할 수 있어야 함을 의미

     🔹 Maintainable

      - 클라이언트의 요청에 대한 즉각적인 응답이 지속가능해야 함

     🔹 Extensible

      - 클라이언트의 요청에 대한 처리량을 자동으로 확장하고 축소할 수 있어야 함을 의미

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📍 리액티브 프로그래밍 : Reactive Programming

   - 리액티브 시스템에서 사용되는 프로그래밍 모델을 의미함

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  ▪️ 리액티브 프로그래밍 특징

  ◽️ Declarative Programming Paradigm : 선언적 프로그래밍

    - 리액티브 프로그래밍은 선언형 프로그래밍 방식을 사용하는 대표적인 모델

  ◽️ Data Streams and The Propagation of Change : 데이터 스트림과 변화의 전파

    - 데이터 스트림은 지속적으로 데이터가 입력으로 들어올 수 있음을 의미

    - 리액티브 프로그래밍에서는 데이터가 지속적으로 발생하는 것 자체를 데이터에 어떠한 변경이 발생함을 의미

  ◽️ Automatic Propagation of The Changed Data Flow : 변경된 데이터 흐름의 자동 전파

    - 지속적으로 발생하는 데이터를 하나의 데이터 플로우로 보고 데이터를 자동으로 전달함

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📍 리액티브 스트림즈 : Reactive Streams

  - 리액티브 프로그래밍을 위한 표준사항

 ◽️ 리액티브 스트림즈에서 사양으로 정의된 구성요소

  🔹 Publisher

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

  - 데이터 소스로부터 데이터를 내보내는 역할 = emit 한다 !

  - subscribe( )라는 추상 메서드를 포함하고 있음 → 파라미터로 전달되는 Subscribe가 Publisher로부터

     내보내진 데이터를 소비하는 역할을 함

   * subscribe( )

   - Publisher가 내보내는 데이터를 수신할 지 여부를 결정하는 구독의 의미를 가지고 있음

   - 일반적으로 subscribe( )가 호출되지 않으면 Publisher가 데이터를 내보내는 프로세스는 시작되지 않음

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  🔹Subscriber

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

  - Publisher로 부터 내보내진 데이터를 소비하는 역할

  - 네 개의 추상 메서드를 포함하고 있음

   ① onSubscribe(Subscription s)

     - 구독이 시작되는 시점에 호출

     - onSubscribe( )내에서 Publisher에게 요청할 데이터의 개수를 지정하거나 구독 해지 처리 가능

   ② onNext(T t)

     - Publisher가 데이터를 emit할 때 호출되며 emit된 데이터를 전달 받아서 소비할 수 있음

   ③ onError(Throwable t)

     - Publisher로부터 emit된 데이터가 Subscriber에게 전달되는 과정에서 에러가 발생할 경우 호출됨

   ④ onComplete( )

     - Publisher가 데이터를 emit 하는 과정이 종료될 경우 호출

     - 데이터의 emit이 정상적으로 완료된 후 처리해야 될 작업이 있다면 onComplete내에서 수행

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  🔹 Subscription

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

  - Subscriber의 구독 자체를 표현한 인터페이스

  ① request(long n)

    - Publisher가 emit하는 데이터의 개수를 요청 

  ② cancel( )

    - 구독을 해지하는 역할

    - 구독 해지가 발생하면 Publisher는 더이상 데이터를 emit 하지 않음

  🔹 Processor

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

 

  - Subscriber 인터페이스와 Publisher 인터페이스를 상속

      → Publisher와 Subscriber의 역할을 동시에 할 수 있는 특징을 가짐

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 ◽️ 리액티브 스트림즈 구현체

  🔸 Project Reactor

   - 리액티브 스트림즈를 구현한 대표적인 구현체

   - 스프링과 궁합이 가장 잘 맞는 리액티브 스트림즈 구현체

   - Spring 5의 리액티브 스택에 포함되어 있으며 Spring Reactive Application 구현에 있어 핵심적인 역할 담당

  🔸 Rx Java

   - .NET 기반의 리액티브 라이브러리를 넷플릭스에서 Java 언어로 포팅한 JVM 기반의 리액티브 확장 라이브러리

   - 2.0 부터 리액티브 스트림즈 표준 사양을 준수

   - RX는 Reactive Extension의 줄임말 → 특정 언어에서 리액티브 스트림즈를 구현한 별도의 구현체가 존재한다는 의미

  🔸 Java Flow API

   -  리액티브 스트림즈 표준 사양을 Java 안에 포함 시킨 구조

   -  다양한 벤더들이 JDBC API를 구현한 드라이버를 제공할 수 있도록 SPI역할을 하는 것 처럼

       Flow API 역시 리액티브 스트림즈 사양을 구현한 여러 구현첻ㄹ에 대한 SPI 역할을 함

  🔸 기타 리액티브 확장 : Reactive Extension

   -  리액티브 확장 라이브러리로 RxJava, RxJS, RxAndroid, RxKotlin, RxPython, RxScala 등

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 💡 명령형 프로그래밍 vs 선언형 프로그래밍

  🌟 명령형 프로그래밍

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = List.of(1, 5, 6, 7, 8, 9, 13);
        int sum = 0;
        
        for(int number : numbers) {
           if(number > 4 && (number % 2 == 0)) {
               sum += number;
           }
        }
        System.out.println(sum);
     }
 }
           
//numbers라는 리스트 속 숫자들에서 4보다 큰 짝수의 합 구하기

  - List에 포함된 숫자들을 for문을 이용하여 순차적으로 접근 → if문으로 특정 조건에 맞는 숫자만 sum 변수에 더하기

  - 코드가 어떤 식으로 실행되어야 하는지에 대한 구체적인 로직들이 코드 안에 그대로 드러남

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  🌟 선언형 프로그래밍

public class test {
   public static void main(String[] args) {
      List<Integer> numbers = List.of(1, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 13);
      
      int sum = 
                number.stream()
                      .filter(number -> number > 4 && (number % 2 == 0))
                      .mapToInt(number -> number)
                      .sum();
                      
      System.out.println("# 선언형 프로그래밍: " + sum);
   }
}

 - 실행할 코드를 선언만 하며 순차적으로 실행되지 않음

 - Java에서 선언형 프로그래밍 방식을 이해하기 위한 가장 적절한 예는 Stream !

 - 처리 방식이 명령형 프로그래밍과 다름

 - Java Stream API를 사용하기 때문에 코드 상에 보이지 않는 내부 반복자가 명령형 프로그래밍 방식에서 사용하는 for문 대체

 - filter( ) 메서드가 if문을 대신해서 조건에 만족하는 숫자 필터링

 - Stream 코드는 stream() → filter( )  →  mapToInt( ) → sum( ) 순서로 실행되는 것이 아님

      → 최종 연산을 수행하는 메서드를 호출하지 않으면 앞에서 작성한 메서드 체인들이 실행되지 않음

    = 중간 연산에는 이러한 작업을 해달라고 선언(요청)하는 람다 표현식만 넘겨주고

       최종 연산이 호출될 때 비로소 전달 받은 람다 표현식을 기반으로 동작

 👉🏻 즉, 필요한 동작들을 람다 표현식으로 정의(선언)하고 구체적인 동작수행은 연산 메서드 체인에 위임

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📍 리액티브 프로그래밍 구조

public class Example {
   public static void main(String[] args) {
      (1) Publisher의 역할
      Mono<String> mono = Mono.just("Hello, Reactive");
      
      (2) Subscribe의 역할
      mono.subscribe(message -> System.out.pintln(message));
   }
}

public class Example2 {
   public static void main(String[] args) {
      Mono
          .just("Hello, Reactive")
          .subscribe(message -> System.out.println(message));
   }
}
//하나의 메서듣 체인 형태로 표현

 * Publisher는 데이터를 emit(내보내는) 역할

 - Publisher의 역할을 하는 것은 Mono

 * Subscriber은 Publisher가 보낸 데이터를 전달받아 소비하는 역할

 - Subscriver의 역할을 하는 것은 subscribe( ) 내부에 정의된 람다 표현식인 message -> System.out.println(message)

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📍 리액티브 프로그래밍에서 사용되는 용어

public class Example3 {
   public static void main(String[] args) {
       Flux
           .fromIterable(List.of(1, 3, 6, 7, 8, 11))
           .filter(number -> number > 4 && (number % 2 == 0))
           .reduce( (n1, n2) -> n1 + n2 )
           .subscribe(System.out::println);
    }
 }

🔸 Publisher

  - 데이터를 내보내는 주체 : Flux

🔸 Emit

  - Publisher가 데이터를 내보내는 것

🔸 Subscriber

  - Publisher가 emit한 데이터를 전달 받아서 소비하는 주체

  - System.out::println이 subscriber에 해당

🔸 Subscribe

  - 구독

  - subscribe( )를 호출하면 구독을 하는 것이 됨

🔸 Signal

  - Publisher가 발생시키는 이벤트

  - 코드에서 subscibe( )가 호출되면 Publisher인 Flux는 숫자 데이터를 하나씩 emit 함

     → 이때, 숫자 데이터를 하나씩 emit 하는 자체를 이벤트 발생으로 간주하여

          이벤트 발생을 다른 컴포넌트에게 전달하는 것을 Signal을 전송한다고 표현

🔸 Operator

  - 어떤 동작을 수행하는 메서드

  - fromIterable( ), filter( ), reduce( ) 등을 Operator라고 함

🔸 Sequence

  - Operator 체인으로 표현되는 데이터의 흐름

  - Oprerator들로 이루어진 코드 자체를 하나의 Sequence라고 이해하면 됨

🔸 Upstream / Downstream

  - Sequence 상의 특정 Operator를 기준으로 위쪽의 Sequence 일부를 Upstream이라고 하며 

     아래쪽 Sequence 일부를 Downstream이라고 표현

  - filter()라는 Operator를 기준으로 위쪽의 fromIterable은 Upstream, 아래쪽의 reduce는 Downstream이 됨