Spring WebFlux

김소희·2024년 2월 8일

프로젝트 리액터

프로젝트 리액터(project Reactor)는 리액티브 스트림의 구현체 중 하나로 스프링의 에코시스템 범주에 포함된 프레임워크이다.
리액티브 스트림 사양을 구현하고 있으므로 리액티브 스트림에서 사용하는 용어와 규칙을 그대로 사용한다.
리액터를 사용하면 애플리케이션에 리액티브 프로그래밍을 적용할 수 있고 비동기-논블로킹을 적용할 수 있다.
함수형 프로그래밍의 접근 방식을 사용해서 비동기-논블로킹 코드의 난해함을 어느정도 해결한다.
백프레셔(Back pressure)를 사용해 시스템의 부하를 효율적으로 조정할 수 있다

모노와 플럭스

리액터는 리액티브 스트림의 Publisher 인터페이스를 구현하는 모노(Mono)와 플럭스(Flux)라는 두가지 핵심 타입을 제공한다.

모노는 0~1개의 단일 요소 스트림을 통지하는 발행자이다
플럭스는 0~N개로 이뤄진 다수 요소 스트림을 통지하는 발행자이다.
두 타입 모두 리액티브 스트림 데이터 처리 프로토콜대로 onComplete 또는 onError 시그널이 발생할 때 까지 onNext를 사용해 구독자에게 데이터를 통지한다.
Mono.just(data: T)는 객체를 인자로 받은 뒤 모노로 래핑하는 팩토리 함수이다.

import reactor.core.publisher.Mono

fun main() {
	val mono: Mono<String> = Mono.just("Hello")
    mono.subscribe(::println) //결과 Hello
    
    //println(mono) 결과 MonoJust
}

모노와 플럭스 연산자는 모두 Lazy로 동작하는 형태라서 최종연산자인 subscribe를 호출하지 않으면 리액티브 스트림 사양대로 코드가 동작하지 않는다.
자바의 스트림도 이와 유사하게 map, flatMap, filter 등은 중간연산자, collect, findFirst, count 등이 최종 연산자이다.

스프링 WebFlux와 스프링 MVC 비교

스프링 MVC

스프링으로 개발된 대부분의 웹 애플리케이션은 서블릿 기반의 스프링 MVC이다.
스프링 MVC는 동시성 처리를 전통적 웹 방식인 하나의 스레드가 하나의 요청을 처리하는 Thread per Request Model 을 사용한다.
Thread per Request Model은 DB, Network IO 등이 발생할 경우 결과를 받기까지 스레드가 블로킹 되므로 이를 해결하기 위해 스레드 풀을 사용해 동시성을 제어한다.
스레드도 메모리 자원을 소모하기 때문에 요청마다 새로운 스레드를 만들 수 없으므로 스레드 풀을 활용한다.
명령형 코드 작성은 코드 흐름을 쉽게 이해할 수 있고 디버깅하기 쉽다.
대부분의 스프링 웹 애플리케이션이 MVC 기반이므로 안정선과 풍부한 라이브러리를 지원한다.
JPA, JDBC와 같은 블로킹 API를 사용하는 경우에는 MVC를 사용하는 것이 낫다.
MVC에서도 리액터와 WebFlux 의존성을 추가하여 리액티브 코드와 논블로킹 라이브러리를 사용할 수 있다.

스프링 WebFlux

스프링 WebFlux는 전통적 웹 프레임워크인 스프링MVC와 대비되는 리액티브 기반의 웹 스택 프레임워크이다.
기본적으로 프로젝트 리액터 기반이며 리액티브 스트림의 다른 구현체인 RxJav, 코틀린 코루틴으로도 개발이 가능하다.
비동기-논블로킹으로 동작하므로 적은 수의 스레드로도 대량의 동시성을 제어할 수 있다.
함수형 엔드포인트와 애노테이션 컨트롤러 방식을 모두 지원한다.
내부적으로 이벤트 루프 동시성 모델을 사용한다.
스프링 MVC에 비해서 러닝커브가 많이 높은 편이다.(배우기 어렵다)
전 구간 비동기-논블로킹인 경우에 최적의 성능을 보여주므로 어쩔 수 없이 블로킹 API를 사용할 때는 별도의 스케줄러로 동작시키는 게 좋다.

함수형 엔드포인트

스프링 WebFlux는 클라이언트의 요청을 라우팅 하고 처리할 수 있는 람다(Lambda) 기반 프로그래밍 모델인 함수형 엔드포인트를 제공한다.
요청을 분석해 핸들러롤 라우팅하는 라우터 함수와 요청 객체를 전달받아 응답을 제공하는 핸들러 함수로 이루어져 있다.

라우터 함수

클라이언트로부터 전달받은 요청을 해석하고 그에 맞는 핸들러로 전달하는 역할을 한다.
@Configuration 을 통해서 설정으로 등록해주어야 하고, RouterFunction을 반환하는 @Bean으로 등록해주어야 한다.
URI 패턴 매칭에 따른 분배 역할을 하기 위해서 라우터 함수에 있는 route()와 같은 builder를 사용하여 HTTP 요청 (post, put, get, delete)에 대한 매핑을 작성할 수 있다.
중첩 라우터를 통해서 중복되는 URI에 대한 요청을 그룹핑하면 코드 중복을 줄일 수 있다.

@Configuration
class Router {
	
    @Bean
    fun helloRouter(handler: HelloHandler) : RouterFunction<ServerResponse> =
    	route()
        	.GET("/", handler::sayHello)
        	.build()
        
    @Bean
    fun userRouter(handler: UserHandler) : RouterFunction<ServerResponse> =
    	router {
    		"/users".nest {
        		GET("/{id}", handler::getUser)
        		GET("", handler::getAll)
        	}
    	}
        
}

핸들러 함수

핸들러 함수는 라우터 함수로 부터 전달받은 ServerRequest를 인자로 받아서 로직을 처리한 다음에 ServerResponse를 생성하여 반환한다.
ServerRequest, ServerResponse 가 기본적으로 불변객체이기 때문에 내부에서 직접적으로 객체의 프로퍼티를 변경할 수 없다. (setter로는 변경할 수 있겠지만)
핸들러 함수를 작성할 때에는 리액터의 퍼블리셔인 Mono나 Flux로 응답 본문을 작성한다.

@Component
class HelloHandler {

	fun sayHello(req: ServerRequest) : Mono<ServerResponse> {
    	return ServerResponse.ok().bodyValue("Hello WebFlux")
    }
    
}

data class User(val id: Long, val email: String)

@Component
class UserHandler {
	val users = listOf(
    	User(id = 1, email = "user1@gmail.com")
        User(id = 2, email = "user2@gmail.com")
    )
    
    fun getUser(req: ServerRequest) : Mono<ServerResponse> =
    	user.find { req.pathVariable("id").toLong() == it.id }
        	?.let {
            	ServerResponse.ok().bodyValue(it)
            } ?: ServerResponse.notFound().build()
            
    fun getAll(req: ServerRequest) : Mono<ServerResponse> =
    ServerResponse.ok().bodyValue(users)
}

애노테이션 컨트롤러

WebFlux에서도 Spring MVC와 동일하게 @RestController, @GetMapping과 같은 애노테이션을 사용하여 컨트롤러를 작성한다.

@RestController
class BookController(
	private val bookService: BookService,) {
    
    @PostMapping("/books")
    fun add(@Requestbody request: Map<String, Any>) : Mono<Book> {
    	return bookService.add(request)
    }
    
    @GetMapping("/books")
    fun getAll() : Flux<Book> {
    	return bookService.getAll()
    }
    
    @GetMapping("/books/{id}")
    fun get(@PathVariable id: Int) : Mono<Book> {
    	return bookService.get(id)
    }
    
    @DeleteMapping("/books/{id}")
    fun delete(@PathVariable id: Int) : Mono<Void> {
    	return bookService.delete(id)
    }
}