[Spring] 전자정부프레임워크 4.2 - WebFlux, Nonblocking

 

얼마전 전자정부프레임워크를 주관하고 관리하는 NIA에서 신규버전 4.2와 우수 활용사례에 대해 Zoom으로 세미나를 진행했다. 초보 개발자로서 이해하지 못하는 부분이 상당했지만 현재 진행중인 우리 프로젝트에서 고민하던 사항과 맞닿아 있는 주제가 있어서 정리한다.

 

 

1. WebFlux

Spring Framework 5에서 새롭고 소개된 모듈이다. 비동기적이고 논블로킹 방식의 웹 애플리케이션을 개발할 수 있게 해준다. 전통적인 서블릿 기반의 스프링 MVC와 달리, WebFlux는 Reactive Streams API를 사용하여 요청 처리 시 발생할 수 있는 I/O 작업에서 서버의 자원 활용도를 최대화한다.

간단히 말해, WebFlux를 사용하면 하나의 스레드가 여러 클라이언트의 요청을 동시에 처리할 수 있어서, 효율적으로 서버 자원을 사용할 수 있다. 이는 고성능의 웹 애플리케이션을 구축할 때 유리하다. WebFlux는 스프링 5.0 이상에서 사용 가능하며, 함수형 프로그래밍 스타일로도 웹 애플리케이션을 구현할 수 있는 것이 특징이다.

 

원래 Spring Framkework에서는 Servlet API와 Servlet 컨테이너만 있었는데 WebFlux가 추가된 것이다. 

Spring MVC는 Java EE의 Servlet Spect에 기반하여 만들어졌고 본질적으로 Blocking + 동기방식이다. 이를 극복하여 Reactive Programming을 위해 WebFlus가 도입되었다.

2023 전자정부 표준프레임워크 신규버전 발표회 자료

 

 

2. Reactive Programing

리액티브 프로그래밍(Reactive Programming)은 데이터 흐름과 변화 전파에 중점을 둔 프로그래밍 패러다임이다. 이 방식은 데이터 스트림과 그 데이터의 변화에 따른 반응을 쉽게 관리할 수 있도록 설계되어 있다. 주로 비동기적인 데이터 흐름을 처리하는 애플리케이션에 적합하며, 데이터 스트림과 발생할 수 있는 이벤트를 일급 객체로 취급한다.

 

리액티브 프로그래밍의 핵심은 "반응하라(React)"이다. 즉, 어떤 이벤트가 발생하거나 데이터가 업데이트되면, 이에 자동으로 반응하여 필요한 연산을 수행하고 결과를 반환한다. 이런 특성 덕분에, 리액티브 프로그래밍은 확장성이 높고, 복잡한 비동기적인 환경에서도 안정적인 애플리케이션을 구축할 수 있다.

 

Reactive Programing을 위해 필요한 비동기 프로그래밍, 논블로킹 프로그래밍을 위해 WebFlux가 도입된 것이다.

 

 

 

3. Non-Blocking

Non-Blocking (논블로킹) 이란 프로그래밍에서 한 작업이 다른 작업을 막지 않고 동시에 수행될 수 있도록 하는 방식을 말한다. 즉, 어떤 작업이 시스템의 다른 부분의 실행을 차단하지 않고, 자원을 기다릴 때도 계속해서 다른 작업을 수행할 수 있는 것이다. 

 

비동기 (Asynchronous) 는 작업의 실행이 시작된 후 그 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고 다음 코드로 넘어가는 방식을 의미한다. 이후 해당 작업이 완료되면, 콜백 함수나 이벤트, 프로미스 등을 통해 결과를 처리한다. 비동기 방식은 특히 사용자 인터페이스가 블록되지 않고 반응성을 유지해야 하는 웹 애플리케이션에서 중요하다.

 

이론적으로 이러한데, 논블로킹과 비동기의 차이가 이해가 되지 않았다. 공부하면서 아래 블로그들의 도움을 받았다.

 

https://homoefficio.github.io/2017/02/19/Blocking-NonBlocking-Synchronous-Asynchronous/

 

https://f-lab.kr/insight/blocking-nonblocking-synchronous-asynchronous-differences?gad_source=1&gclid=Cj0KCQjw_-GxBhC1ARIsADGgDjtKQXyGVUrnZlcU67XYLiHH_bYm3N0jPtZNntXh6QL5ws69JxyQuKIaAlNZEALw_wcB

 

 

내가 파악하기로는 아래와 같은 차이점이 있다.

 

• Blocking/Non-Blocking : 호출되는 함수가 바로 리턴을 하느냐 마느냐가 관심사다. 여기서 제어권이 핵심인데 호출된 함수가 작업의 완료 여부에 관계없이 바로 제어권을 다시 넘겨준다면 NonBlocking이다. 만약 호출된 함수가 자신의 작업을 끝낼때까지 제어권을 돌려주지 않고 호출한 함수가 대기하도록 한다면 Blocking이다.
• Synchronous/Asynchronous : 호출 되는 함수의 작업 완료 여부를 누가 신경쓰느냐가 관심사다. 호출되는 함수에게 callback을 전달하고 호출되는 함수가 알아서 작업하고 작업이 완료되면 callback함수가 실행되어 호출하는 함수가 작업 완료여부를 신경쓰지 않으면 Asynchronous이다. 

여기서 그렇다면 Blocking-Async는 상충되는 개념인데 이게 왜 필요하냐 싶은데 개념상 분류만 해두고 실제로는 쓰지 않는다고 했다. 다만 의도하지는 않았지만 Blocking-Async가 발생하기도 하는데 그 예가 Node.js와 MySQL 조합이라고 한다. (여기서는 자세히 다루지 않겠다.)

 

• NonBlocking-Sync : 위의 관심사로 정리하면 호출된 함수는 제어권을 바로 리턴하고(Nonblocking), 호출한 함수는 완료여부를 확인한다(Sync). Nonblocking에 의해 바로 응답하기 때문에 호출하는 함수가 호출되는 함수쪽에 계속 작업 완려 여부를 문의하는 형식이다.
• NonBlocking-Async : 성능과 효율적 사용 관점에서 유리한 모델이다. 

 

IBM developerWorks의 2:2 매트릭스