УДК 004

Использование реактивного программирования с концепцией управления событиями при разработке веб-приложений

Полетаев Владимир Викторович – студент Института информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета.

Аннотация: Данная статья исследует применение реактивного программирования с концепцией управления событиями при разработке веб-приложений. В ней рассматриваются преимущества и особенности данного подхода, а также его роли в обеспечении отзывчивости, масштабируемости и надежности веб-приложений. Статья начинается с обзора реактивного программирования и концепции управления событиями, исследуя их основные принципы и преимущества. После чего описываются технологии и фреймворки, которые можно использовать для реализации. Далее в статье рассматривается практическое применение реактивного программирования с концепцией управления событиями на примере разработки веб-приложения. В заключение статьи, подводятся итоги и выводы о преимуществах использования реактивного программирования с концепцией управления событиями при разработке веб-приложений, а также указываются возможные нюансы, с которыми сталкиваются разработчики при применении данного подхода. Статья представляет интерес для разработчиков веб-приложений, исследователей и всех, кто интересуется современными подходами к разработке отзывчивых и масштабируемых приложений.

Ключевые слова: реактивное программирование, концепция управления событиями, веб-приложение.

Введение в реактивное программирование и концепцию управления событиями

Реактивное программирование – это подход к разработке программного обеспечения, который позволяет создавать высокопроизводительные и отзывчивые приложения, которые могут обрабатывать большие объемы данных. Реактивные приложения реагируют на изменения внешнего мира, используя потоки данных и асинхронные операции.

Концепция управления событиями – это способ обработки и управления потоком данных, который позволяет обрабатывать большие объемы событий, которые происходят в приложении или во внешнем мире. Вместо того, чтобы ждать, когда событие произойдет, приложение реагирует на него немедленно и принимает соответствующие меры.

1. Преимущества реактивного программирования с концепцией управления событиями

Использование реактивного программирования с концепцией управления событиями предоставляет следующие преимущества:

  • Улучшение обработки событий: приложения могут обрабатывать большие объемы событий, которые происходят внутри или вне приложения, с минимальными задержками.
  • Реализация асинхронных операций: приложения могут выполнять асинхронные операции без блокировки потоков, что улучшает отзывчивость приложения.
  • Управление потоками данных в приложении: приложения могут эффективно управлять потоками данных, что позволяет обрабатывать большие объемы данных и улучшать производительность.

Использование реактивного программирования с концепцией управления событиями может быть полезным в ряде сценариев, особенно в случаях, когда приложениям необходимо работать с большим объемом данных, и/или обрабатывать множество одновременных запросов и событий.

2. Виды реализации реактивного программирования

Существует несколько реализаций реактивного программирования на разных языках программирования. Ниже перечислены некоторые из них:

  • ReactiveX: это библиотека, которая предоставляет реализацию реактивного программирования на разных языках программирования, таких как Java, C#, JavaScript, Python, Kotlin и других. Она предоставляет набор операторов, которые позволяют работать с потоками данных, такими как map, filter, reduce и другие.
  • Reactor: это библиотека для реактивного программирования на языке Java. Она предоставляет реализацию наблюдаемых объектов и операторов, которые позволяют обрабатывать потоки данных. Reactor поддерживает реактивное программирование с использованием процессоров и потоков данных.
  • Akka: это фреймворк для создания распределенных и конкурентных приложений на языке Scala и Java. Он предоставляет реализацию actor’ной модели, которая позволяет разрабатывать приложения с высокой отказоустойчивостью и масштабируемостью.
  • RxJS: это библиотека для реактивного программирования на языке JavaScript. Она предоставляет реализацию наблюдаемых объектов и операторов, которые позволяют обрабатывать потоки данных.
  • Spring WebFlux: это фреймворк для создания реактивных приложений на языке Java с использованием Spring. Он предоставляет реализацию реактивного программирования с использованием процессоров и потоков данных.

Выше перечислены наиболее популярные реализации реактивного программирования, одна существует ещё много других видов для различных языков программирования.

3. Виды реализации концепции управления событиями

Существует несколько реализаций концепции управления событиями, которые используются для создания распределенных приложений и систем. Некоторые из них:

  • Apache Kafka: это распределенная платформа для обработки потоков данных. Она предоставляет реализацию publish-subscribe модели, которая позволяет отправлять сообщения от одного процесса к другому в режиме реального времени.
  • RabbitMQ: это открытая реализация протокола AMQP (Advanced Message Queuing Protocol). Он предоставляет брокер сообщений, который позволяет обрабатывать и распределять сообщения между процессами.
  • Apache ActiveMQ: это распределенная платформа для обмена сообщениями между приложениями. Он предоставляет реализацию JMS (Java Message Service), которая позволяет отправлять и получать сообщения между клиентами.
  • AWS Lambda: это сервис от Amazon Web Services для запуска кода в реакции на события, такие как изменения в хранилище данных или приложения. Он использует концепцию управления событиями для обработки событий и выполнения необходимых действий.
  • Apache Spark: это распределенная платформа для обработки больших объемов данных. Он использует концепцию управления событиями для обработки потоков данных.
  • Redis: это in-memory база данных, которая предоставляет реализацию publish-subscribe модели. Он позволяет отправлять сообщения от одного процесса к другому в режиме реального времени.

Кроме того, существуют и другие реализации концепции управления событиями, такие как Apache NiFi, Apache Flink и многие другие.

4. Причины использования реактивного программирования и концепции управления событиями

Использование реактивного программирования и концепции управления событиями позволяет решить несколько проблем, связанных с разработкой веб-приложений.

  1. Проблема масштабируемости

Реактивное программирование и концепция управления событиями позволяют реализовать высоко масштабируемые веб-приложения. Реактивные приложения могут легко масштабироваться по вертикали и горизонтали, что позволяет обрабатывать большие объемы данных и высокие нагрузки.

  1. Проблема отказоустойчивости

Использование реактивного программирования и концепции управления событиями позволяет повысить отказоустойчивость приложения. Событийно-ориентированная архитектура позволяет быстро реагировать на сбои и перераспределять задачи на другие узлы, что позволяет снизить вероятность сбоев и увеличить надежность системы.

  1. Проблема скорости и производительности

Реактивное программирование и концепция управления событиями позволяют повысить скорость и производительность приложения. Асинхронная обработка событий позволяет снизить время отклика приложения и увеличить пропускную способность системы.

  1. Проблема управления состоянием приложения

Реактивное программирование и концепция управления событиями предоставляют возможность управлять состоянием приложения с помощью потоков данных. Это позволяет легко контролировать состояние приложения и обеспечить консистентность данных в различных частях системы.

5. Пример использование подхода

В качестве примера использования была выбрана разработка веб-приложения онлайн-магазина с применением таких технологий, как Spring WebFlux, позволяющий использовать подход реактивного программирования на языке Java. Для реализации концепции управления событиями использовалась Apache Kafka, как непосредственный брокер сообщений между микросервисами системы.

Первоначально было решено реализовывать мультибрендинговый онлайн-магазин, позволяющий интегрироваться с различными брендами. В такой системе выделяются несколько модулей. Основная часть приложения состоит из:

  • Приложения клиентов – веб-сайт, предоставляющий возможность клиенту взаимодействовать с системой;
  • Сервера приложения – часть, обрабатывающая запросы клиента и выполняющая бизнес-логику;
  • Сервера базы данных – элемент, хранящий всю необходимую информацию.

Перечисленные компоненты представляют собой трёхуровневую архитектуру взаимодействия.

Поскольку наше приложение также должно предоставлять различным поставщикам функционал по интеграции своей продукции в веб-сервис, нам необходим брокер сообщений, который будет выступать в роли связующего звена. К брокеру сообщений подключается сервер интеграционного приложения, на стороне которого настроен consumer, считывающий данные, и publisher, отправляющий данные. Аналогичную настройку мы производим на сервере приложений. Всё взаимодействие будет основываться на двух разных топиках:

  • order_topic – топик, в котором хранятся данные о заказах. При создании заказа сервер приложения отправляет соответствующее сообщение в Kafka, из которого сервер интеграционного приложения считывает данные и добавляет их в свою БД. Также происходит и обновление статуса заказа.
  • device_topic – топик, в котором хранятся данные о девайсах. В случае добавления или редактирования любого товара, сервер интеграционного приложения отправляет соответствующие данные в брокер сообщений, откуда они будут считаны на сервере приложения.

Брокер сообщений необходим не только для интеграции сторонних сервисов, но и для взаимодействия с сервером склада. Данный модуль нужен для контроля количества продукции и обновления статусов заказа.

Схема системы представлена на рисунке 1. При этом все используемые фреймворки и инструменты были написаны в качестве возможного примера реализации.

1

Рисунок 1. Схема системы.

Таким образом использование Spring WebFlux для написания сервера приложений позволяет эффективно использовать ресурсы сервера, что обеспечивает высокую отзывчивость приложения. Кроме того, этот фреймворк имеет возможность интеграции с другими модулями Spring. В данной системе нам очень полезна интеграция с Spring Kafka, ввиду чего и был выбран брокер сообщений Apache Kafka.

6. Заключение

В заключении можно отметить, что использование реактивного программирования с концепцией управления событиями является актуальным и эффективным подходом при разработке веб-приложений. Этот подход позволяет решать множество проблем, связанных с масштабируемостью, отказоустойчивостью и быстродействием системы.

Одним из ключевых преимуществ реактивного программирования является возможность использования ресурсов более эффективно и оптимально, что позволяет увеличивать производительность приложения и сокращать время отклика.

В свою очередь, концепция управления событиями позволяет строить асинхронные системы, где события являются основным элементом взаимодействия между компонентами приложения. Это упрощает разработку и обеспечивает более гибкую архитектуру, позволяющую быстро и легко добавлять новые функции и модули.

Использование реактивного программирования с концепцией управления событиями может быть особенно полезно при разработке высоконагруженных и распределенных систем, таких как микросервисы, которые требуют высокой производительности и масштабируемости.

Наконец, реактивное программирование и концепция управления событиями не являются панацеей и не подходят для всех ситуаций. Однако, при правильном применении и архитектурном подходе, эти концепции могут значительно улучшить качество и производительность веб-приложений.

В целом, использование реактивного программирования с концепцией управления событиями является важным и перспективным направлением в разработке веб-приложений, которое стоит рассмотреть при проектировании и разработке новых проектов.

Список литературы

  1. Манифест реактивного программирования: портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.reactivemanifesto.org/ свободный. – Загл. с экрана.
  2. Официальный сайт ReactiveX: портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://reactivex.io/ свободный. – Загл. с экрана.
  3. Мартенс-Атюшев Д.С., Мартышкин А.И. Разработка реконфигурируемой вычислительной системы для цифровой обработки сигнала // Технические науки.

Интересная статья? Поделись ей с другими: