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Spring Boot 4 Microservices & REST APIs · レッスン

WebFluxによる非同期処理

Spring WebFluxでリアクティブプログラミングを実装し、高い並行性とスケーラビリティを備えたAPIを構築します。

「WebFluxによる非同期処理」はCoddyKit上の無料Spring Boot 4 Microservices & REST APIsレッスンです。 これはレッスン2/9です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはSpring Boot 4 Microservices & REST APIs学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Spring Boot 4 Microservices & REST APIsコースには全9レッスンが含まれています。

このレッスンの一部はまだ翻訳されておらず、英語で表示されています。

Why Reactive? The Blocking Problem

In traditional applications, when your code needs to wait for something (like a database query or an external API call), it often blocks the current thread.

This means the thread can't do anything else until the operation completes. For many concurrent users, this can lead to:

  • High resource consumption (many threads).
  • Slower response times under heavy load.
  • Limited scalability.

Introducing Spring WebFlux

Spring WebFlux is Spring's reactive web framework, built on Project Reactor. It allows you to build asynchronous, non-blocking applications.

Unlike Spring MVC, which uses a thread-per-request model, WebFlux uses an event-loop model. This means a few threads can handle many concurrent requests efficiently, making your API more scalable.

Core Concepts: Mono and Flux

At the heart of reactive programming in Spring WebFlux are two publishers from Project Reactor:

  • Mono: Represents a stream that emits 0 or 1 item, then completes (or errors). Think of it like an optional future value.
  • Flux: Represents a stream that emits 0 to N items, then completes (or errors). This is for collections or continuous streams of data.

They don't do anything until someone subscribes to them!

Your First Reactive Endpoint

Let's create a basic WebFlux controller. Notice we return a Mono<String> instead of a plain String. This tells Spring WebFlux to handle the response reactively.

Try running this example and access /hello in your browser.

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Mono;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebfluxApp {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(WebfluxApp.class, args);
  }

  @GetMapping("/hello")
  public Mono<String> hello() {
    return Mono.just("Hello, WebFlux!");
  }
}

Transforming Data with 'map'

Mono and Flux provide operators to transform data. The map() operator applies a synchronous function to each emitted item.

Here, we transform the "hello" string to uppercase. The original data is not changed, a new transformed value is emitted.

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Mono;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebfluxApp {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(WebfluxApp.class, args);
  }

  @GetMapping("/greet")
  public Mono<String> greet() {
    return Mono.just("hello")
               .map(String::toUpperCase)
               .map(s -> s + " WORLD!");
  }
}

Working with Collections using Flux

When you need to return a stream of multiple items, Flux is your go-to publisher. It can emit zero, one, or many items over time.

Here's an example returning a Flux<String> of fruits. When accessed, the browser will receive the items as a JSON array or a stream, depending on the client's Accept header.

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Flux;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebfluxApp {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(WebfluxApp.class, args);
  }

  @GetMapping("/fruits")
  public Flux<String> getFruits() {
    return Flux.just("Apple", "Banana", "Cherry", "Date");
  }
}

Practical Example: Reactive User Service

Let's combine what we've learned. Imagine a simple User data class. We can create a service that returns a Flux<User>, simulating fetching users from a database with a slight delay to demonstrate asynchronicity.

This endpoint will stream users as they become available, rather than waiting for all of them.

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Flux;
import reactor.core.publisher.Mono;
import java.time.Duration;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebfluxApp {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(WebfluxApp.class, args);
  }

  record User(String id, String name) {}

  @GetMapping("/users")
  public Flux<User> getUsers() {
    return Flux.just(
      new User("1", "Alice"),
      new User("2", "Bob"),
      new User("3", "Charlie")
    )
    .delayElements(Duration.ofMillis(500)); // Simulate async delay
  }

  @GetMapping("/users/{id}")
  public Mono<User> getUserById(String id) {
    return Mono.just(new User(id, "User " + id))
               .delayElement(Duration.ofSeconds(1));
  }
}

Graceful Error Handling

Reactive streams can fail. WebFlux provides operators like onErrorResume() or onErrorReturn() to handle errors gracefully, allowing you to provide a fallback value or another reactive sequence.

Without error handling, a failed stream would propagate the error to the subscriber, potentially causing an application crash or an undesirable HTTP 500 status.

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import reactor.core.publisher.Mono;

@SpringBootApplication
@RestController
public class WebfluxApp {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(WebfluxApp.class, args);
  }

  @GetMapping("/fail")
  public Mono<String> failingEndpoint() {
    return Mono.error(new RuntimeException("Something went wrong!"))
               .onErrorResume(e -> {
                   System.err.println("Error: " + e.getMessage());
                   return Mono.just("Fallback Message");
               });
  }
}

Why WebFlux Boosts Scalability

By adopting WebFlux, your applications can achieve higher throughput and better resource utilization, especially for I/O-bound tasks. This is because:

  • Fewer Threads: A small number of threads can manage a large number of concurrent connections.
  • Non-Blocking: Threads are not idly waiting; they handle other requests while I/O operations complete.
  • Efficient Resource Use: Leads to lower memory footprint and CPU usage under high load.

This makes WebFlux ideal for microservices that frequently interact with external systems.

Quick Check on Reactive Types

Consider the core reactive types we just learned.

Recap: Embracing Reactive with WebFlux

Great job! You've taken your first steps into asynchronous programming with Spring WebFlux.

  • We learned how blocking I/O limits scalability.
  • Spring WebFlux provides a non-blocking, reactive alternative.
  • Mono handles 0-1 items, and Flux handles 0-N items.
  • These publishers enable more efficient resource usage and higher concurrency.

Next, explore how to integrate WebFlux with reactive data repositories for end-to-end non-blocking applications!

よくある質問

「WebFluxによる非同期処理」レッスンは無料ですか?

はい。「WebFluxによる非同期処理」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し(組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター)、Spring Boot 4 Microservices & REST APIsコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 Spring Boot 4 Microservices & REST APIsコースには全9レッスンが含まれています。

「WebFluxによる非同期処理」で何を学びますか?

Spring WebFluxでリアクティブプログラミングを実装し、高い並行性とスケーラビリティを備えたAPIを構築します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでSpring Boot 4 Microservices & REST APIsを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

Spring Boot 4 Microservices & REST APIsを始めるのに経験は必要ですか?

事前経験は必要ありません。CoddyKitのSpring Boot 4 Microservices & REST APIsは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン2/9です。

「WebFluxによる非同期処理」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか?

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5~10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このSpring Boot 4 Microservices & REST APIsレッスンでコードを書いて実行できますか?

はい。すべてのSpring Boot 4 Microservices & REST APIsレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

  1. メッセージスループットの最適化
  2. WebFluxによる非同期処理
  3. データ構造の最適化
  4. コンシューマーとプロデューサーのスケーリング
  5. マイクロサービスのキャッシュ戦略
  6. 非正規化の戦略
  7. データベースのシャーディングとレプリケーション
  8. データベースの監視とデバッグ
  9. RabbitMQのパフォーマンスベンチマーク
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