[iOS] ReactiveX, Reactive Programming

Reactive Programming

• Reactive Programming이란 비동기적 데이터 흐름과 전달에 관한 프로그래밍 패러다임이다.
• Reative Programming의 핵심은 모든 것을 비동기적 데이터의 stream으로 간주하고 다양한 방법을 통해 이러한 비동기 이벤트를 처리하는 것이다.
  • 프로그래머가 특정 기능을 직접 정해서 실행되도록 처리하는 것이 아니라 시스템 이벤트가 발생되었을 때, 이를 알아서 처리할 수 있도록 하는 것이다.
• 사용자의 입장에서는 Reative Programming을 기반으로 작성된 프로그램은 실시간성을 가진다.
• 프로그래머가 작성한 순서와 다르게 사용자와 상호작용하며 그에 따라서 실시간으로 화면이 변하는 것이다.
• 이를 실행하기 위해서 프로그램이 지속적으로 특정 값에 대한 관찰을 해야 한다.
  • 값을 관찰하다가 해당 값에 변화가 나타나면 특정 연산이 이뤄지는 것이다.
  • 사용자는 다양한 방법으로 해당 값에 비동기적으로 변화를 주는데, Reactive Programming에서는 이를 바로 파악하고 화면 혹은 다른 곳에 적절한 처리를 수행한다.

🤔 콜백 함수로 비동기 처리를 할 수 있지 않나요?
물론 비동기 처리를 위해서 관찰이 아닌, 단순 콜백 함수를 사용할 수 있다. 
하지만, 연속된 비동기 작업이 필요할 경우 콜백 지옥이 나타나게 되는 등의 구조가 복잡해지기 때문에 관찰 방식을 사용하는 것이 더 효율적!!!!

또, 이미 Swift에는 비동기 API(Notification, Delegate, Grand Central Dispatch(GCD), Closures) 가 존재하지만 부분별로 나눠 사용하기 어려우며, 데이터를 다 받고 난 후에 UI Update를 진행한다.
반면 RxSwift는 데이터 변경을 관찰하고 있기 때문에, 개발자가 작성한 순서대로 작동하는 것이 아니라 사용자와 상호 작용하며 UI를 실시간으로 업데이트해준다.

 

Observable

• Rx에서는 모든 것이 데이터의 스트림이며 이를 Observable이라고 표현한다.
  • 모든 것은 데이터의 스트림
• Rx는 이러한 Observable의 변화를 관찰하기 위해서 이를 구독(Subscribe)한다.
  • RxSwift는 크게 Observable과 Subscribe와의 관계로 이루어진 코드 프레임워크라고 할 수 있다.
  • Observable이 이벤트를 방출하면 → 해당 Observable을 구독한 Subscriber가 Observable이 방출한 이벤트를 갖고 액션을 취하는 것이 Rx의 핵심 동작이다.
  • 그리고 이를 반응형 프로그래밍이라고 한다.
    • 반응형 프로그래밍?
    • : 어떠한 값의 상태 변화에 따라서 액션을 취하는 프로그래밍을 말합니다.
• Observable은 특정 형태의 데이터의 스냅샷을 전달하는 일련의 이벤트들을 비동기적으로 생성합니다. 그리고 이를 Observer라는 것에 전달합니다.
• Observer는 Observable을 Subscribe
  • 그러면 Observer는 Observable이 발행하는 아이템이나 일련의 시퀀스에 반응할 수 있게 된다.
  • 이러한 패턴은 동시적인 작동이 가능하게 한다.
  • 왜냐하면 Observable이 아이템을 발행할 때까지 기다릴 필요 없이 특정 아이템이 발행되면 그 시점을 감시하는 관찰자를 Observer 내부에 두고 그 관찰자를 통해 발행 알림을 받으면 되기 때문이다.

 

Marble Diagram

아래 보여지는 그림은 "마블 다이어그램"으로, Observable의 흐름과 전환을 그림으로 표현한 것

 

• 위의 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 화살표는 Observable의 타임라인이다.
  • 왼쪽에서 오른쪽으로 흐름
• 위의 화살표에 위치하는 아이템들은 Observable에 의해 발행되는 아이템들
• 아이템들과 함께 수직 직선으로 보이는 화살표는 Observable이 성공적으로 completed 이벤트를 발행했음을 의미
• 위에서 아래로 향하는 점선 화살표와 박스는 Observable에서 행해지는 특정한 변환을 의미합니다. 박스 안쪽에 적힌 텍스트로부터 이것이 어떤 변환인지 알 수 있다.
  • 위의 이미지에서는 뒤집는 변환을 하는 것을 알 수 있다.
• 아래의 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 화살표는 Observable의 변환 결과
• 아이템들과 함께 엑스 표시로 보이는 화살표는 error를 의미

 

Observer 생성

Observer는 아래와 같은 메서드를 구현하고 사용한다.

• onNext
  • Observable이 아이템을 발행할 때마다 해당 메서드가 호출됩니다. 해당 메서드는 Observable이 발행하는 아이템을 파라미터로 전달받는다.
• onError
  • Observable에서 오류가 발생할 경우 호출된다.
  • 해당 메서드가 호출되면 onNext 나 onCompleted는 더 이상 호출되지 않고 라이프사이클이 종료된다. 해당 메서드는 error 객체를 파라미터로 전달받는다.
• onCompleted
  • 성공적으로 오류 발생 없이 주어진 시퀀스를 모두 발행했다면 호출된다.

 

RxSwift 장점

• Reactive Programming된 API를 제공하기 때문에 명확하고 명시적으로 비동기 데이터를 처리할 수 있다.
• 다양한 비동기 처리방식을 하나로 통합함으로써 코드에 일관성을 제공한다.
• 결국 확장이 어려웠던 아키텍처 패턴까지 해결할 수 있다.
• 콜백 지옥에서 탈출하여 코드가 깔끔해지고 스레드관리가 용이해진다.

 

RxSwift 단점

• 러닝커브가 높다.
• 작동 기반이 비동기로 이루어져 있어 디버깅이 어렵다.
• 클로저 사용이 많기 때문에 메모리 누수 및 순환참조가 일어날 수 있다. 이를 피할 수 있도록 캡처 리스트를 신경써야 한다.

 

🤔 왜 RxSwift를 사용하면 메모리 누수가 발생할까?

Swift는 ARC를 통해 메모리를 관리하고 클로저에서 self를 참조할 때 순환 참조가 발생하여 메모리 누수가 발생할 수 있다. 
- RxSwift를 사용하면 Observable 객체는 subscription을 할 때 필수적으로 클로저를 사용하고
- 값을 갖고 UI를 최신화 할 때 self.view와 같이 ViewController의 UI 객체에 접근하는 경우가 많으므로 클로저 안에서 self의 사용이 빈번하다. 

😇 어떻게 해결할 수 있을까?
1. 일반적으로 순환 참조가 발생할 때 해결할 수 있는 약한 참조로 코드를 수정하는 방법과 
2. 선언형으로 코드를 작성하면 된다. 
(2번 방법의 경우 여러 개의 property들을 한 번에 변경하고 싶을 때는 선언형 스타일을 적용하기 어렵다. 그렇기 때문에 이를 위해서는 RxCocoa에 포함된 Binder<>를 사용하면 여러 명령을 하나의 bindable property로 만들 수 있다.)