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Reactive Programming

Reactive Programming(반응형 프로그래밍)이란?

데이터 스트림과 변화의 전달(데이터 스트림에서 값이 변했을 때 전달이 이루어지는 것)에 대한 선언적 프로그래밍 패러다임

  • 이해하기 위한 문장

    명령형 프로그래밍에서 a = b + c 를 실행하면 b + c 의 결과가 할당되고,
    b, c 의 값의 변화는 a에 영향을 주지 않습니다.
    반면, 리액티브 프로그래밍에서는 b 와 c의 값이 변경될 때마다 a = b + c를 실행하지 않고
    자동으로 업데이트되어 a의 값을 결정합니다.

  • 요약하자면 Reactive Programming은 데이터 스트림을 비동기적인 흐름으로 처리하는 프로그래밍(?)이라고 볼 수 있다.

  • 프로그래머가 어떠한 기능을 직접 정해서 실행하는 것이 아닌, 시스템에 이벤트가 발생했을 때 알아서 처리된다.

  • 기존의 프로그래밍 방식을 Pull 방식, Reactive Programming 방식을 Push 방식이라고도 한다.

    • Pull 방식: 비동기 request를 던지고 response를 기다렸다가 callback으로 받아서 처리
    • Push 방식: 비동기 request를 던지고 외부 데이터 스트림에 대한 subscribe 형식으로 반응하도록 처리

  • Reactive Programming은 주변 환경과 끊임없이 상호작용을 하는데, 프로그램이 주도하는 것이 아닌 환경이 변하면 이벤트를 받아 동작함으로써 상호작용한다.

  • 다양한 언어에서 비동기 프로그래밍을 위해 ReactiveX를 사용한다.


ReactiveX(Reactive eXtensions)란?

Rx라고도 하며, 관찰 가능한(observable) 스트림을 통해 비동기, 이벤트 기반 프로그램을 구성하기 위한 라이브러리(API)

  • Observer 패턴을 확장하여 데이터 및 이벤트의 시퀀스를 지원한다.
  • 낮은 수준의 스레딩, 동기화, 스레드 안전성, 동시 데이터 구조 및 non-blocking I/O에 관한 우려를 줄인다.
    • non-blocking: A 함수가 B 함수를 호출할 때, B 함수가 제어권을 바로 A 함수에게 넘겨주면서, A 함수가 다른 일을 할 수 있도록 하는 것

Rx의 작동 방식

  • Rx에서는 Observable 객체를 통해서 이벤트의 흐름을 표현한다.
  • 그 후, Operator를 통해서 Observable이 내뱉는 이벤트의 값들을 해당 형태로 조합하고 변경한다.


Rx의 3요소

1. Oberservable

관찰할 수 있는 데이터 스트림

  • 보통 Observable은 어떠한 순차적인 데이터를 갖게 된다.
  • 이 데이터 스트림을 관찰하게 되는 Observer들은 Observer 패턴을 사용하여 Observable이 발행하는 데이터에 즉각 반응할 수 있다.

2. Operator

Observable의 입력들을 입력받아 결과로 출력해내는 연산자

  • 대부분의 연산자는 Observable에서 작동하고 Observable을 반환한다.
  • 이러한 연산자를 체인에서 차례로 적용할 수 있다.
  • Rx에서는 생성, 변환, 필터링, 결합, 오류 처리 등 수많은 연산자가 존재한다.

3. Schedulers

  • Observable 연산자에 멀티스레딩을 도입하려면 해당 연산자 또는 특정 Observable이 특정 스케쥴러에서 작동하도록 지시할 수 있다.

Rx의 이벤트 감지

  • Observable은 Emitter에 포함되어 있는 3가지 이벤트를 활용하여 감시자에게 이벤트를 알릴 수 있다.
  • Observable에서 데이터, 오류 등을 발행할 때 null은 발행되지 않는다.
  • 항상 onComplete() 혹은 onError() 둘 중 하나로만 데이터 발행이 종료되어야 한다.

1. onNext()

데이터가 하나 발행됐음을 알리는 이벤트

  • 연속된 데이터의 경우, 데이터가 하나씩 차례대로 onNext()로 발행된다.

2. onComplete()

데이터 발행이 모두 완료되었음을 알리는 이벤트

  • onComplete()가 호출된 이후에는 더이상 onNext()가 호출이 되지 않는다.

3. onError()

오류가 발생했음을 알리는 이벤트

  • 마찬가지로 onError()가 호출된 이후에는 더이상 onNext()가 호출이 되지 않는다.

Rx의 장점

1. 이벤트 스트림 또는 데이터 스트림을 쉽게 생성할 수 있다.

2. 쿼리와 같은 연산자로 스트림을 작성하고 변환한다.

3. Side effect를 일으킬수 있는 관찰 가능한 모든 스트림을 구독할 수 있다.

4. 코드 관련 장점

  • Functional
    관측 가능한 스트림을 통해 깔끔하게 입/출력 함수를 사용하여 복잡한 프로그램을 피할 수 있다.
  • Less is more
    정교하고 복잡한 문제를 몇 줄의 코드로 줄일수 있다.
  • Async error handling
    전통적인 try/catch는 비동기 에러는 처리할 수 없지만 Rx는 비동기 에러도 처리할 수 있다.
  • Concurrency amd easy
    낮은 수준의 스레딩, 동기화 및 동시성 문제를 간단하게 추상화 할 수 있다.

Rx의 단점

1. 러닝커브가 높아 학습이 어렵다.

2. 디버깅이 어렵다.


RxSwift 예시

// 기존 코드
Network.download(file: "https://www...")
    .subscribe(onNext: { data insequence
    	// 데이터 추가
    },
    onError: { error in
    	// 에러 표현
    },
    onCompleted: {
    	// 다운로드 된 파일 사용
    })
  • Network.download가 Observable
  • onNext() 이벤트를 통해 데이터를 받고, onError() 이벤트를 통해 에러가 발생하면 에러를 표현한다. onComplete() 이벤트를 받으면 액션을 취할 수 있다.
UIDevice.rx.orientation
    .filter { value in
    	return value != .landscape
    }
    .map { _ in
    	return "세로모드"
    }
    .subscribe(onNext: { string in
    	showAlert(text: string)
    })
  • fileter 연산자를 사용해 orientation이 세로인 경우에만 필더링한다.
  • 가로인 경우에는 이벤트가 아예 생성되지 않는다.
  • map 연산자를 사용해 string 출력으로 변환되고 마지막으로 subscribe()를 통해 onNext() 이벤트를 구독한다.

ReactiveX를 지원하는 언어들

  • Java: RxJava
  • JavaScript: RxJS
  • C#: Rx.NET
  • C#(Unity): UniRx
  • Scala: RxScala
  • Clojure: RxClojure
  • C++: RxCpp
  • Lua: RxLua
  • Ruby: Rx.rb
  • Python: RxPY
  • Go: RxGo
  • Groovy: RxGroovy
  • JRuby: RxJRuby
  • Kotlin: RxKotlin
  • Swift: RxSwift
  • PHP: RxPHP
  • Elixir: reaxive
  • Dart: RxDart

Reference

[RxJava] RxJava 이해하기 - 1. Reactive Programming 이란

ReactiveX

[Reactive X] Observable 개념 날먹하기