Реактивное программирование: концепция и принципы
Реактивное программирование — это подход, который подразумевает создание и управление асинхронными потоками данных. Он также предполагает собой обработку данных по мере их поступления и реагирование на события в режиме реального времени.
Отличия реактивного программирования от императивного
Императивный подход предполагает, что программа состоит из инструкций, которые должны исполняться последовательно для достижения нужного результата. То есть разработчик работает с описанием того, как программе выполнить задачу.
Реактивное программирование же, скорее, относится к декларативному подходу, так как акцент делается на том, чего нужно достичь в результате. Определяются потоки данных и реакции на события, вследствие чего программа может автоматически реагировать на изменения.
Почему популярность реактивного подхода растет
Растущая популярность такого стиля разработки обусловлена требованиями нынешних приложений. Сегодня они должны обрабатывать огромные потоки данных, при этом не теряя отзывчивости. Здесь стоит сказать о четырех характеристиках, которыми должны обладать реактивные системы:
- отзывчивость — программа должна быстро реагировать на запросы пользователей и другие события;
- отказоустойчивость — в приложении должны были реализованы механизмы восстановления работы после сбоев, а сбой в одной части системы не должен приводить к полной потере работоспособности;
- эластичность/масштабируемость — система может масштабироваться в зависимости от нагрузки;
- Message-driven архитектура — компоненты системы взаимодействуют с помощью асинхронной передачи сообщений.
Преимущества и недостатки реактивного программирования
Когда использовать реактивный подход: основные плюсы
- Так как этот подход предполагает создание отзывчивых, отказоустойчивых, масштабируемых приложений — улучшается пользовательский опыт.
- Реактивные системы состоят из независимых модулей, что является плюсом для разработчиков — такие системы легче тестировать и поддерживать.
- Работать с потоками данных в таком подходе легче, так как для синхронизации потоков используются операторы и абстракции.
Ограничения и трудности в работе с реактивным программированием
- Обычно программисты начинают свой путь в разработке с изучения и практики в императивном подходе. Но для того чтобы освоить другие парадигмы, нужно перестроить мышление, осознать новые концепции — иногда это сложный и долгий процесс.
- Этот подход можно использовать не всегда: разработчику нужно четко понимать, когда к нему стоит прибегать, а когда — нет.
Реактивное программирование на практике: инструменты и языки
Реактивное программирование на Java и Kotlin
Java — это язык, в экосистеме которого существует множество библиотек, позволяющих реализовать реактивные приложения: именно поэтому для их разработки часто используется Java. Kotlin тоже используется с такой целью, так как разрабатывался как совместимый с Java язык, но с упрощенным синтаксисом.
Однако писать код в соответствии с этим стилем можно и на других языках.
Использование Spring WebFlux и других реактивных фреймворков
В этом разделе рассмотрим несколько фреймворков:
- Spring WebFlux — фреймворк для Java и Kotlin, основанный на Project Reactor. Spring WebFlux позволяет создавать веб-приложения, способные обрабатывать множество запросов, а также поддерживать различные протоколы, например, WebSocket и RSocket;
- Akka — фреймворк, разработанный для языка Scala. В основе Akka лежит акторная модель программирования. Фреймворк предлагает возможности кластеризации, шардирования и распределенных вычислений;
- Vert.x — фреймворк для многих популярных языков, например, JS, Java, Ruby. В его основе лежит событийно-ориентированная архитектура. Vert.x предоставляет множество библиотек для работы с асинхронными приложениями.
Как начать работать с реактивным программированием: советы и примеры
Лучшие практики и подходы к освоению реактивного стиля разработки
Начать изучение лучше с теории, а конкретно: с основных концепций этого подхода. К ним относятся поток данных, Reactive Streams, операторы, понятия события, наблюдаемого, наблюдателя, подписки, издателя, подписчика. Вместе с получением теоретической базы можно рассматривать примеры применения этого подхода, хотя найти специфичные примеры бывает нелегко. Будет полезно изучить материалы на Project Reactor и ReactiveX, а также Манифест.
Далее можно переходить к практике на небольших программах и освоению фреймворков. Важно следовать принципам подхода и применять изученные концепции — тогда практикой получится закрепить теорию.
Примеры использования реактивного программирования в реальных проектах
Сегодня многие организации используют реактивные библиотеки при работе над своими продуктами.
В качестве примера можно привести сервис Netflix, который таким образом организует непрерывный доступ к контенту для пользователей. Также такие библиотеки используют банки и финансовые организации для обработки транзакций, например, Citibank.