Java Reactive Programming : 3. Flux

본 강의는 udemy의 Java Reactive Programming From Scratch를 듣고 알게 된 내용을 정리합니다.

• 전제 : 이 강의는 리액티브 프로그래밍을 하나도 다룰 줄 모르는 초심자가 듣는다는 것을 전제로 진행됩니다.
• 요구 사항 : Java 8+, Lambda나 함수형 스타일 (stream filter / map)에 대한 기본 지식
• 목표로 하는 것: Reactor / Reactive Programming에 대한 지식
• 목표로 하지 않는 것: Spring Webflux에 대한 지식

Flux

0 또는 N개의 아이템을 emit할 수 있는 publisher이다.
Subscriber가 50개의 아이템 요청 - Publisher가 3개 밖에 없다면?

• 3개 emit하고 onComplete
• 처리 중에 에러 발생 시 onError

Flux.just

최대 하나의 아이템을 emit할 수 있는 Mono와는 달리 Flux는 .just() 를 통해 생성할 때에도 다수의 인자를 입력할 수 있다. (Flux.just(T...))

아무 데이터도 없을 때에는 Flux.empty()를 사용한다.

• Mono.empty()와 동일하게 바로 onComplete 시그널을 전달한다.

Multiple Subscribers

Flux<Integer> integerFlux = Flux.just(1, 2, 3, 4);

integerFlux.subscribe(i -> System.out.println("Subscriber 1 : " + i));
integerFlux.subscribe(i -> System.out.println("Subscriber 2 : " + i));

위와 같이 subscriber를 추가해서 순차적으로 Flux의 데이터를 구독시킬 수 있다.
만약 짝수 정수만 입력 받고 싶어서 다음과 같은 코드를 중간에 삽입하면 어떻게 될까?

Flux<Integer> integerFlux = Flux.just(1, 2, 3, 4);

Flux<Integer> evenFlux = integerFlux.filter(i -> i % 2 == 0);

integerFlux.subscribe(i -> System.out.println("Subscriber 1 : " + i));
integerFlux.subscribe(i -> System.out.println("Subscriber 2 : " + i));

Subscriber 1은 1, 2, 3, 4를 전달 받고, Subscriber 2는 2, 4만 전달 받는다.
Hot / Cold Publisher에 대한 개념은 나중에 배워보도록..

From Array / List

Flux는 0또는 N개의, 아이템을 emit할 수 있기 때문에, 사전 구성된 List나 Array로부터 데이터를 불러오는 것이 Flux.just보다 더 편할 때가 많다.

Flux.fromIterable() 을 통해 Iterable한 자료구조로부터 Flux를 간편하게 생성할 수 있다.

List<String> strings = Arrays.asList("a", "b", "c");

Flux.fromIterable(strings)
	.subscribe(...)

From Stream

List<Integer> list = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = list.stream();

stream.forEach(System.out::println);
stream.forEach(System.out::println); //error

Java 8의 Stream은 one time use 이기 때문에, 동일한 Stream을 다시 사용했을 때에는 'stream has already been operated upon or closed' 에러를 볼 수 있다.

Flux도 동일할까? 그렇다.

Flux<Integer> integerFlux = Flux.fromStream(stream);
integerFlux.subscribe(...);
integerFlux.subscribe(...); //error

위와 같은 방법으로 Stream을 통해 생성된 Flux는 Subscriber가 재구독할 시에 에러를 발생시킨다.

• .subscribe()가 한번 발생할 때마다 Flux는 원본 Stream에 접근해서 데이터를 가져오려는 시도를 한다.
• 두 번째 시도부터는 Stream이 이미 닫힌 상태이기 때문에 에러가 발생한다.

Flux<Integer> integerFlux = Flux.fromStream(() -> list.stream());
integerFlux.subscribe(...);
integerFlux.subscribe(...); //good

위와 같은 방법으로, Flux에 대한 Subscribe 행위가 일어날 때마다 기존 List의 Stream을 생성한다면 Stream이 재사용될 일이 없으므로, 에러도 발생하지 않는다.

Flux.range

Flux.range(start, count)는 간단하게 increment하는 숫자의 Flux를 생성하기 간편한 방법이다.

Flux.range(1, 10)
	.subscribe(System.out::println);

위 코드는 1 ~ 10까지의 정수를 출력하게 된다.
Flux.range() 는 정수를 emit하는 Flux이지만 경우에 따라 For loop처럼 사용할 수 있다.
특정 데이터를 제네레이팅하는 함수를 반복하고 싶을 때 유용할 수 있을 것 같다. 아래처럼..

Flux.range(1, 10)
	.map(SomeGenerator::getRandomString)
	.subscribe(System.out::println);

log

기나긴 파이프라인을 디버깅하긴 힘들다.
Flux 파이프라인에 .log()을 끼워 넣어서 어떤 시그널들이 전달되고 있는지를 염탐할 수 있다.

map operator 전후로 log를 끼워 넣었을 때 로깅되는 데이터가 달라질 때 유용하게 사용할 수 있을 것 같다.

Custom Subscriber Implementation

지금까지는 Reactor에서 제공하는 Subscriber 객체를 사용해서 Publisher가 전달한 시그널을 받아서 사용하였는데, Subscriber 객체를 커스텀하게 사용할 수는 없을까?

AtomicReference<Subscription> atomicReference = new AtomicReference<>();
Flux.range(1, 20)
	.log()
	.subscribeWith(new Subscriber<Integer>() {
		@Override
		public void onSubscribe(Subscription subscription) {
			System.out.println("Received Subscription: " + subscription);
			atomicReference.set(subscription);
		}

		@Override
		public void onNext(Integer integer) {
			System.out.println("onNext: " + integer);
		}

		@Override
		public void onError(Throwable throwable) {
			System.out.println("onError: " + throwable.getMessage());
		}

		@Override
		public void onComplete() {
			System.out.println("onComplete");
		}
	});

위 코드를 실행하면 onSubscribe만 실행된다.
데이터가 요청되지 않으니, Flux Publisher는 데이터를 내려주지 않는다.

기존 Reactor의 Subscriber들은 내부적으로 요청하는 일들을 수행하고 있었던 것 처럼 우리의 커스텀 Subscriber가 데이터를 요청하도록 변경해야 한다.

sleep(3);
atomicReference.get().request(3);
sleep(3);
atomicReference.get().request(3);
sleep(2);
atomicReference.get().cancel();
sleep(3);
atomicReference.get().request(4);

위 Publisher 명세 이후 상기 코드를 사용한다면, 3초 sleep 이후 3개의 아이템을 요청하고, 그 후에 다시 3초 sleep 이후 3개의 아이템을 요청한다.
cancel() 을 요청한 다음에 이뤄지는 request는 발생하지 않는다는 것을 기억해야한다.

Flux vs List

여러 개의 데이터 원소를 받기 위해서는 어떤 방법을 쓸 수 있을까?

List에 데이터를 채운 후 사용하려면.. 데이터가 전부 채워질 때까지 기다려야 한다. (블락킹)

• 데이터의 개수가 엄청 많거나
• 엄청 큰 데이터를 List에 담는다고 한다면 상당히 많은 시간이 걸린다.

이는 Flux를 사용해서 개선할 수 있다.

하나의 원소를 제네레이팅 한 다음 처리하고, 다음 원소가 제네레이팅 된 직후 처리하고..

조금 더 컴퓨팅 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된 것이다.

다만 Flux는 List처럼 Collection 도 아니고, 자료구조도 아니다.
데이터를 어떻게 전달해줘야 하는지에 대한 개념 혹은 명세에 가깝다는 생각이다.

Interval

Flux를 사용하면 여러 개의 아이템을 전달할 수 있다.

전달할 때 짧은 주기를 가지고 데이터를 전달하려면 Flux.interval을 사용해서 Flux를 사용하면 된다.

Flux.interval(Duration.ofSeconds(5))
	.subscribe(System.out::println);

Sleep(5);

Another Publisher to Flux

Mono에서 Flux로 변경하려면 어떻게 해야 할까?

Flux.from() 은 특정 형태의 Publisher를 Flux로 변경해주는 메서드이다.

Mono<String> mono = Mono.just("a");
Flux<String> flux = Flux.from(mono);

Flux to Mono

Flux.range(1, 10)
	.next()
	.subscribe(System.out::println);

Flux는 0에서 N개의 아이템을 전달한다. 그 중 하나만을 선택해서 Mono로 전달하려면 .next() 메서드를 사용해서 전달한다.

next()는 다음 onNext 시그널에 전달되는 아이템을 단일 Mono로 전달한다.

정리

Flux 생성

조건	사용법
이미 존재하는 데이터로부터	Flux.just(), Flux.fromIterable(), Flux.fromArray(), Flux.fromStream()
범위나 횟수	Flux.range(start, count)
일정 주기를 가지고	Flux.interval(duration)
Mono로부터	Flux.from(mono)

Mono vs Flux : 비어 있는 데이터와 Exception 처리

구분	Mono<T>	Flux<T>
Void / Null	Mono.empty()	Flux.empty()
Exception	Mono.error(throwable)	Flux.error(throwable)