Spring vs Spring Webflux

✅ Spring Webflux란?
Spring webflux는 리액티브 웹 애플리케이션 구현을 위해 Spring 5.0부터 지원되는 Reactive Web Framework이다.

Spring MVC

Spring MVC는 서블릿 기반의 Blocking I/O 방식을 사용한다.

📌Blocking I/O VS Non-Blocking I/O
⇒ 다른 주체가 작업할 때 물리적으로 자신의 제어권이 있는지가 기준이다. (물리적인 실행 특성)

✔️ Blocking I/O

• 자신의 작업을 진행하다가 다른 주체의 작업이 시작되면, 다른 작업이 끝날 때까지 기다렸다가 자신의 작업을 시작하는 방식이다.
  물리적으로 I/O 작업이 끝날 때까지 다른 작업을 하지 않고 기다리는 것을 의미한다.
  
  
• ex) 파일을 읽거나 네트워크 요청을 처리할 때, I/O 작업이 완료될 때까지 해당 스레드는 다른 작업을 할 수 없다.
  
  ✔️ Non-Blocking I/O
• 다른 주체의 작업에 관계없이 자신의 작업을 수행할 수 있는 방식이다.
  I/O 작업이 진행되는 동안에도 물리적으로 대기하지 않고, 다른 작업을 수행할 수 있다.
  
  
• ex) 네트워크 요청을 보낸 후, 응답이 올 때까지 기다리지 않고 다른 요청을 처리하거나 다른 작업을 계속 수행하는 것.
  

✅ Spring MVC의 특징:

1. 요청당 하나의 스레드 사용:

• HTTP 요청이 들어오면, 그 요청을 처리하기 위해 하나의 스레드가 할당된다.
• 이 스레드는 작업이 완료될 때까지 차단된다(blocking).

2. 스레드 풀:

• Spring MVC는 기본적으로 스레드 풀(thread pool)을 사용하여 요청을 처리한다.

• 기본적으로 약 200개의 스레드를 가지고 있다. 이 스레드가 모두 사용 중일 때 추가 요청이 들어오면 대기 상태가 된다.

3. 한계:

• 트래픽 증가: 많은 사용자가 동시에 접근할 경우, 더 많은 스레드가 필요하게 된다. 만약 만 명이 동시에 접속하면 200개의 스레드로는 처리하기 어렵다.

• 스레드 스위칭 비용: 스레드를 많이 사용할수록 스레드 간의 전환 비용이 증가하게 된다. 이는 성능 저하를 초래한다.

Spring WebFlux

Spring WebFlux는 대용량 트래픽을 효과적으로 처리하기 위해 비동기/Non-Blocking I/O 방식을 사용한다.

✅ Spring WebFlux의 특징:
1. 비동기/Non-Blocking I/O:

• 요청을 처리하는 동안 스레드가 차단되지 않는다. 즉, 요청 처리가 완료될 때까지 스레드가 대기 상태에 머물지 않는다.

• 이는 이벤트 루프(event loop) 모델을 사용하여 비동기적으로 작업을 처리한다.

2. 적은 스레드로 많은 요청 처리:

• 비동기 방식은 적은 수의 스레드로도 많은 요청을 처리할 수 있게 한다. 이는 스레드 스위칭 비용을 줄이고, 시스템 자원의 효율성을 높일 수 있다.

3. 리액티브 프로그래밍:

• Spring WebFlux는 리액티브 프로그래밍 모델을 사용한다. 이는 데이터를 스트림 형태로 처리하고, 비동기적으로 이벤트를 처리하는 방식을 말한다.
  Reactor 라이브러리를 사용하여 이러한 비동기, 논블로킹 방식의 I/O를 구현한다.

4. 장점:

• 높은 확장성: 대용량 트래픽을 안정적으로 처리할 수 있다.

• 효율성: 리소스 사용을 최적화하여 더 많은 요청을 처리할 수 있다.

5. 주요 구성 요소:

• Mono: 0 또는 1개의 요소를 비동기적으로 반환하는 객체.

• Flux: 0부터 N개의 요소를 비동기적으로 반환하는 객체.
  이들을 사용하여, 개발자는 비동기적으로 데이터를 처리하고, 트래픽이 많은 상황에서도 효율적으로 시스템을 운영할 수 있다.

📌 Spring WebFlux는 Spring MVC의 한계를 극복하기 위해 등장한 솔루션으로, 비동기/논블로킹 I/O 방식을 통해 대용량 트래픽을 안정적으로 처리할 수 있다. 이를 통해 스레드 사용량을 줄이고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

MVC와 WebFlux의 차이를 예시를 통해 이해하기

🎯시나리오
클라이언트가 백엔드 서버로 요청을 보낸다. 백엔드 서버는 외부 서버로 요청을 보내고, 외부 서버의 동작은 5초가 걸린다고 가정한다. 클라이언트의 요청이 총 5번 들어왔을 때의 상황을 비교해볼 것이다.

1. MVC의 경우
Spring MVC는 서블릿 기반의 동기식 처리를 수행한다. 외부 서버로 요청을 보낼 때 동기 처리 방식인 RestTemplate을 사용한다.

• 동작 과정:

  • 1. 클라이언트의 요청 1이 백엔드 서버에 도착한다.
  • 2. 백엔드 서버는 외부 서버로 요청을 보낸다.
  • 3. 외부 서버는 5초 후 응답을 보낸다.
  • 4. 백엔드 서버는 응답을 클라이언트에게 반환한다.

이 과정을 5번 반복합니다. 즉, 각 요청이 완료될 때까지 백엔드 서버의 스레드는 블로킹된다.

• 시간 계산:

5번 요청 * 5초(외부 서버 응답 시간) = 총 25초
각 요청이 순차적으로 처리되기 때문에, 총 25초가 걸린다.

코드 예시

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class MvcController {

    // GET 요청을 받을 때 "/mvc" 엔드포인트를 처리하는 메소드
    @GetMapping("/mvc")
    public String handleRequest() {
        // RestTemplate 객체를 생성. RestTemplate는 동기 방식으로 외부 서버와 통신할 때 사용됨.
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();

        // 외부 서버로 GET 요청을 보내고 응답을 String 타입으로 받아온다.
        // "http://external-service.com"은 요청을 보낼 외부 서버의 URL.
        String response = restTemplate.getForObject("http://external-service.com", String.class);

        // 외부 서버의 응답을 클라이언트에게 반환합니다.
        return response;
    }
}

2. WebFlux의 경우
Spring WebFlux는 비동기 논블로킹 방식의 리액티브 프로그래밍을 지원한다. 외부 서버로 요청을 보낼 때 비동기 방식인 WebClient를 사용합니다.

• 동작 과정:

  • 1. 클라이언트의 요청 1이 백엔드 서버에 도착한다.
  • 2. 백엔드 서버는 외부 서버로 비동기 요청을 보낸다.
  • 3. 외부 서버의 응답을 기다리지 않고, 백엔드 서버는 다른 요청을 처리한다.
  • 4. 외부 서버가 응답을 보내면, 백엔드 서버는 해당 응답을 클라이언트에게 반환한다.

이 과정이 비동기적으로 수행되기 때문에, 5번의 요청을 동시에 처리할 수 있다.

• 시간 계산:

외부 서버 응답 시간 5초 + 비동기 처리 = 총 5초
블로킹 없이 모든 요청이 동시에 처리되기 때문에, 총 5초가 걸린다.

코드예시

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.reactive.function.client.WebClient;
import reactor.core.publisher.Mono;

@RestController
public class WebFluxController {

    // WebClient 객체를 생성. WebClient는 비동기식으로 외부 서버와 통신할 때 사용된다.
    private final WebClient webClient = WebClient.create("http://external-service.com");

    // GET 요청을 받을 때 "/webflux" 엔드포인트를 처리하는 메소드
    @GetMapping("/webflux")
    public Mono<String> handleRequest() {
        // WebClient를 사용하여 외부 서버로 GET 요청을 보낸다.
        // retrieve() 메소드는 응답 본문을 읽어온다.
        // bodyToMono(String.class)는 응답 본문을 Mono<String> 타입으로 변환한다.
        return webClient.get()
                        .retrieve()
                        .bodyToMono(String.class);
    }
}