{"id":74795,"date":"2020-03-20T20:42:21","date_gmt":"2020-03-20T17:42:21","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/kak-quarkus-obedinyaet-imperativnoe-i-reaktivnoe-programmirovanie"},"modified":"2020-03-20T20:42:21","modified_gmt":"2020-03-20T17:42:21","slug":"kak-quarkus-obedinyaet-imperativnoe-i-reaktivnoe-programmirovanie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/sk\/blog\/administrirovanie\/kak-quarkus-obedinyaet-imperativnoe-i-reaktivnoe-programmirovanie","title":{"rendered":"Ako Quarkus sp\u00e1ja imperat\u00edvne a reakt\u00edvne programovanie","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Tento rok pl\u00e1nujeme v\u00e1\u017ene rozv\u00edja\u0165 t\u00e9my kontajnerov, Cloud-Native Java<\/a><\/noindex> a Kubernetes<\/a><\/noindex>. Logick\u00fdm pokra\u010dovan\u00edm t\u00fdchto t\u00e9m bude rozpr\u00e1vanie o frameworku Quarkus, ktor\u00fd u\u017e bol presk\u00faman\u00fd<\/a><\/noindex> na Habr\u00e9. Dne\u0161n\u00fd \u010dl\u00e1nok sa nezameriava to\u013eko na fungovanie \"subatomovej superr\u00fdchlej Java\", ale sk\u00f4r na perspekt\u00edvy, ktor\u00e9 Quarkus prin\u00e1\u0161a do podniku.<\/p>\n

\"Ako
\n
\nJava a JVM s\u00fa st\u00e1le mimoriadne popul\u00e1rne, ale pri pr\u00e1ci s bezserverov\u00fdmi technol\u00f3giami a cloudom orientovan\u00fdmi mikroslu\u017ebami sa Java a \u010fal\u0161ie jazyky pre JVM pou\u017e\u00edvaj\u00fa \u010doraz menej, preto\u017ee zaberaj\u00fa pr\u00edli\u0161 ve\u013ea pam\u00e4te a pomaly sa na\u010d\u00edtavaj\u00fa, \u010do ich rob\u00ed nevhodn\u00fdmi na pou\u017eitie s kr\u00e1tkodob\u00fdmi kontajnermi. Na\u0161\u0165astie sa t\u00e1to situ\u00e1cia v s\u00fa\u010dasnosti za\u010d\u00edna meni\u0165 v\u010faka Quarkus.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Superr\u00fdchla subatomov\u00e1 Java dosiahla nov\u00fd level!<\/h3>\n

\n42 release, 8 mesiacov pr\u00e1ce komunity a 177 \u00fa\u017easn\u00fdch v\u00fdvoj\u00e1rov \u2013 to v\u0161etko viedlo k vydaniu v novembri 2019 Quarkus 1.0<\/a><\/noindex>, vydanie, ktor\u00e9 predstavuje d\u00f4le\u017eit\u00fd m\u00ed\u013enik vo v\u00fdvoji projektu a pon\u00faka mno\u017estvo skvel\u00fdch funkci\u00ed a mo\u017enost\u00ed (o nich si m\u00f4\u017eete pre\u010d\u00edta\u0165 v ozn\u00e1men\u00ed<\/a><\/noindex>).<\/p>\n

Dnes v\u00e1m uk\u00e1\u017eeme, ako Quarkus sp\u00e1ja modely imperat\u00edvneho a reakt\u00edvneho programovania na z\u00e1klade jedn\u00e9ho reakt\u00edvneho jadra. Za\u010dneme kr\u00e1tkym poh\u013eadom do hist\u00f3rie a potom podrobne presk\u00famame, v \u010dom spo\u010d\u00edva dualita reakt\u00edvneho jadra Quarkus a ako Java<\/a><\/noindex>-v\u00fdvoj\u00e1ri m\u00f4\u017eu tieto v\u00fdhody vyu\u017ei\u0165.<\/p>\n

Mikroslu\u017eby<\/a><\/noindex>, architekt\u00fary riadenej udalos\u0165ami<\/a><\/noindex> a bezserverov\u00e9<\/a><\/noindex>-funkcie \u2013 to v\u0161etko je dnes, \u010do sa naz\u00fdva, na vzostupe. V poslednej dobe sa vytv\u00e1ranie architekt\u00far orientovan\u00fdch na cloud stalo ove\u013ea jednoduch\u0161ie a dostupnej\u0161ie, av\u0161ak probl\u00e9my zostali \u2013 najm\u00e4 pre v\u00fdvoj\u00e1rov Java. Napr\u00edklad v pr\u00edpade bezserverov\u00fdch funkci\u00ed a mikroslu\u017eieb existuje naliehav\u00e1 potreba skr\u00e1ti\u0165 \u010das spustenia, zn\u00ed\u017ei\u0165 spotrebu pam\u00e4te a urobi\u0165 ich v\u00fdvoj pohodlnej\u0161\u00edm a pr\u00edjemnej\u0161\u00edm. Java v posledn\u00fdch rokoch zaznamenala nieko\u013eko vylep\u0161en\u00ed, ako napr\u00edklad vylep\u0161en\u00fa ergon\u00f3miu pre kontajnery a podobne. Napriek tomu je dosiahnu\u0165 spr\u00e1vnu funkciu Java v kontejnere st\u00e1le n\u00e1ro\u010dn\u00e9. Preto za\u010dneme t\u00fdm, \u017ee presk\u00famame niektor\u00e9 z vn\u00fatorn\u00fdch \u0165a\u017ekost\u00ed Java, ktor\u00e9 sa najviac prejavuj\u00fa pri v\u00fdvoji kontajnerovo orientovan\u00fdch Java aplik\u00e1ci\u00ed.<\/p>\n

Na za\u010diatok sa pozrime na hist\u00f3riu.<\/p>\n

\"Ako<\/p>\n

Pr\u00fady a kontajnery<\/h3>\n

\nOd verzie 8u131 za\u010dala Java do ur\u010ditej miery podporova\u0165 kontajnery zlep\u0161en\u00edm funk\u010dnosti ergon\u00f3mie. Konkr\u00e9tne teraz JVM vie, na ko\u013ek\u00fdch procesorov\u00fdch jadr\u00e1ch be\u017e\u00ed a m\u00f4\u017ee zodpovedaj\u00facim sp\u00f4sobom prisp\u00f4sobi\u0165 pooly pr\u00fadov \u2013 zvy\u010dajne pooly fork\/join. Ur\u010dite je to skvel\u00e9, ale povedzme, \u017ee m\u00e1me tradi\u010dn\u00fa webov\u00fa aplik\u00e1ciu, ktor\u00e1 pou\u017e\u00edva HTTP servlety a be\u017e\u00ed na Tomcat, Jetty a podobne. V d\u00f4sledku toho t\u00e1to aplik\u00e1cia prira\u010fuje ka\u017ed\u00fdmu po\u017eiadavku samostatn\u00fd pr\u00fad a umo\u017e\u0148uje mu blokova\u0165 tento pr\u00fad pri \u010dakan\u00ed na oper\u00e1cie vstupu\/v\u00fdstupu, napr\u00edklad pri pr\u00edstupe k datab\u00e1ze, s\u00faborom alebo in\u00fdm slu\u017eb\u00e1m. To znamen\u00e1, \u017ee ve\u013ekos\u0165 takejto aplik\u00e1cie nez\u00e1vis\u00ed od po\u010dtu dostupn\u00fdch jadier, ale od po\u010dtu s\u00fa\u010dasn\u00fdch po\u017eiadaviek. Okrem toho to znamen\u00e1, \u017ee kv\u00f3ty alebo limity v Kubernetes pod\u013ea po\u010dtu jadier tu nie s\u00fa ve\u013emi u\u017eito\u010dn\u00e9 a nakoniec sa v\u0161etko skon\u010d\u00ed throttlingom.<\/p>\n

Vy\u010derpanie pam\u00e4te<\/h3>\n

\nPr\u00fady s\u00fa pam\u00e4\u0165. A vn\u00fatro-kontajnerov\u00e9 obmedzenia na pam\u00e4\u0165 rozhodne nie s\u00fa v\u0161eliekom. Sta\u010d\u00ed za\u010da\u0165 zvy\u0161ova\u0165 po\u010det aplik\u00e1ci\u00ed a pr\u00fadov a sk\u00f4r \u010di nesk\u00f4r sa stretnete s kritick\u00fdm n\u00e1rastom frekvencie prep\u00ednan\u00ed a ako d\u00f4sledok s degrad\u00e1ciou v\u00fdkonu. Okrem toho, ak aplik\u00e1cia pou\u017e\u00edva tradi\u010dn\u00e9 mikroslu\u017eby, alebo sa prip\u00e1ja k datab\u00e1ze, alebo vyu\u017e\u00edva cache, alebo inak navy\u0161e spotrebov\u00e1va pam\u00e4\u0165, ur\u010dite potrebujete n\u00e1stroj, ktor\u00fd v\u00e1m umo\u017en\u00ed nazrie\u0165 do JVM a sledova\u0165, ako spravuje pam\u00e4\u0165 bez zabitia samotnej JVM (napr\u00edklad XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap). A aj ke\u010f sa od Java 9 JVM nau\u010dila vn\u00edma\u0165 cgroups a prisp\u00f4sobova\u0165 sa, rezervovanie a spr\u00e1va pam\u00e4te zost\u00e1va pomerne zlo\u017eitou \u00falohou.<\/p>\n

Kv\u00f3ty a limity<\/h3>\n

\nV Java 11 sa objavila podpora CPU kv\u00f3t (ako PreferContainerQuotaForCPUCount). Kubernetes tie\u017e pon\u00faka podporu limitov a kv\u00f3t. \u00c1no, v\u0161etko to m\u00e1 zmysel, ale ak aplik\u00e1cia op\u00e4\u0165 prekro\u010d\u00ed pridelen\u00fa kv\u00f3tu, op\u00e4\u0165 sa dost\u00e1vame k tomu, \u017ee ve\u013ekos\u0165 \u2013 ako v pr\u00edpade tradi\u010dn\u00fdch Java aplik\u00e1ci\u00ed \u2013 je ur\u010den\u00e1 po\u010dtom jadier s pridelen\u00edm samostatn\u00e9ho pr\u00fadu na ka\u017ed\u00fd po\u017eiadavok, teda z toho v\u0161etk\u00e9ho nie je ve\u013ek\u00fd osoh.
\nNavy\u0161e, ak sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa kv\u00f3ty a limity alebo funkcie horizont\u00e1lneho (scale-out) \u0161k\u00e1lovania platformy zalo\u017eenej na Kubernetes, probl\u00e9m sa s\u00e1m od seba nerie\u0161i. Jednoducho vynaklad\u00e1me viac zdrojov na rie\u0161enie p\u00f4vodn\u00e9ho probl\u00e9mu alebo nakoniec prich\u00e1dzame k prebyto\u010dn\u00fdm zdrojom. A ak ide o vysoce za\u0165a\u017een\u00fd syst\u00e9m v verejne dostupnej oblakoch, takmer ur\u010dite za\u010dneme vyu\u017e\u00edva\u0165 viac zdrojov, ne\u017e je naozaj potrebn\u00e9.<\/p>\n

A \u010do s t\u00fdm v\u0161etk\u00fdm robi\u0165?<\/h3>\n

\nJednoducho povedan\u00e9, je potrebn\u00e9 pou\u017e\u00edva\u0165 asynchr\u00f3nne a neblokuj\u00face kni\u017enice vstupu a v\u00fdstupu a frameworky ako Netty, Vert.x<\/a><\/noindex> alebo Akka. Tieto s\u00fa ove\u013ea lep\u0161ie prisp\u00f4soben\u00e9 na pr\u00e1cu v kontajneroch kv\u00f4li svojej reak\u010dnej povahe. V\u010faka neblokuj\u00facemu vstupu a v\u00fdstupu m\u00f4\u017ee tej istej vl\u00e1kno spracov\u00e1va\u0165 s\u00fa\u010dasne viacero po\u017eiadaviek. K\u00fdm jedna po\u017eiadavka \u010dak\u00e1 na v\u00fdsledky vstupu a v\u00fdstupu, spracov\u00e1vaj\u00face vl\u00e1kno sa uvo\u013en\u00ed a prevezme \u010fal\u0161iu po\u017eiadavku. A ke\u010f kone\u010dne prich\u00e1dzaj\u00fa v\u00fdsledky vstupu a v\u00fdstupu, spracovanie prvej po\u017eiadavky pokra\u010duje. Striedan\u00edm spracovania po\u017eiadaviek v r\u00e1mci toho ist\u00e9ho vl\u00e1kna je mo\u017en\u00e9 zredukova\u0165 celkov\u00fd po\u010det vl\u00e1kien a zn\u00ed\u017ei\u0165 spotrebu zdrojov na spracovanie po\u017eiadaviek.<\/p>\n

Pri neblokuj\u00facom vstupe a v\u00fdstupe sa po\u010det jadier st\u00e1va k\u013e\u00fa\u010dov\u00fdm parametrom, preto\u017ee ur\u010duje po\u010det vl\u00e1kien vstupu a v\u00fdstupu, ktor\u00e9 m\u00f4\u017eu be\u017ea\u0165 paralelne. Pri spr\u00e1vnom pou\u017eit\u00ed to umo\u017e\u0148uje efekt\u00edvne rozlo\u017ei\u0165 z\u00e1\u0165a\u017e medzi jadr\u00e1 a zvl\u00e1dnu\u0165 vy\u0161\u0161ie za\u0165a\u017eenia pri men\u0161\u00edch zdrojoch.<\/p>\n

Ako, a to je v\u0161etko?<\/h3>\n

\nNie, je tu e\u0161te nie\u010do. Reakt\u00edvne programovanie pom\u00e1ha lep\u0161ie vyu\u017ei\u0165 zdroje, ale m\u00e1 aj svoju cenu. Konkr\u00e9tne, k\u00f3d bude potrebn\u00e9 prepisova\u0165 pod\u013ea princ\u00edpov neblokovate\u013enosti a vyhn\u00fa\u0165 sa blokovaniu vl\u00e1kien vstupu a v\u00fdstupu. A to je \u00faplne in\u00fd model v\u00fdvoja a vykon\u00e1vania. A hoci je tu mno\u017estvo u\u017eito\u010dn\u00fdch kni\u017en\u00edc, st\u00e1le ide o radik\u00e1lnu zmenu zvy\u010dajn\u00fdm sp\u00f4sobom myslenia.<\/p>\n

Po prv\u00e9, mus\u00edte sa nau\u010di\u0165 p\u00edsa\u0165 k\u00f3d, ktor\u00fd sa vykon\u00e1va asynchr\u00f3nne. Akon\u00e1hle za\u010dnete pou\u017e\u00edva\u0165 neblokuj\u00faci vstup-v\u00fdstup, je potrebn\u00e9 jasne uvies\u0165, \u010do sa m\u00e1 sta\u0165 pri prijat\u00ed odpovede na po\u017eiadavku. Jednoducho blokova\u0165 a \u010daka\u0165 u\u017e nebude mo\u017en\u00e9. Namiesto toho m\u00f4\u017eete pren\u00e1\u0161a\u0165 sp\u00e4tn\u00e9 volania, pou\u017e\u00edva\u0165 reakt\u00edvne programovanie alebo continuation. No to nie je v\u0161etko: na to, aby ste pou\u017e\u00edvali neblokuj\u00faci vstup-v\u00fdstup, potrebujete aj neblokuj\u00face servery a klientov, a to najlep\u0161ie na v\u0161etk\u00fdch miestach. V pr\u00edpade HTTP je to jednoduch\u00e9, ale s\u00fa tu aj datab\u00e1zy, s\u00faborov\u00e9 syst\u00e9my a mnoho \u010fal\u0161ieho.<\/p>\n

A hoci tot\u00e1lna priese\u010dn\u00e1 reaktivita pon\u00faka maxim\u00e1lnu efektivitu, tento posun m\u00f4\u017ee by\u0165 v praxi \u0165a\u017eko str\u00e1vite\u013en\u00fd. Preto je potrebn\u00e9 ma\u0165 mo\u017enos\u0165 kombinova\u0165 reakt\u00edvny a imperat\u00edvny k\u00f3d, aby sa:<\/p>\n

    \n
  1. Efekt\u00edvne vyu\u017e\u00edvali zdroje na najvy\u0165a\u017eenej\u0161\u00edch smeroch softv\u00e9rovej s\u00fastavy;<\/li>\n
  2. Pou\u017e\u00edval sa jednoduch\u0161\u00ed \u0161t\u00fdl k\u00f3du v ostatn\u00fdch \u010dastiach.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Predstavujeme Quarkus<\/h3>\n

    \nVlastne o tom je podstata Quarkus \u2013 spoji\u0165 reakt\u00edvny a imperat\u00edvny model v r\u00e1mci jedn\u00e9ho vykon\u00e1vacieho prostredia.<\/p>\n

    Na z\u00e1klade Quarkus s\u00fa Vert.x a Netty, nad ktor\u00fdmi sa vyu\u017e\u00edva mno\u017estvo reakt\u00edvnych r\u00e1mcov a roz\u0161\u00edren\u00ed, navrhnut\u00fdch na pomoc v\u00fdvoj\u00e1rovi. Quarkus je ur\u010den\u00fd na vytv\u00e1ranie nielen HTTP mikroslu\u017eieb, ale aj architekt\u00far riaden\u00fdch udalos\u0165ami. V\u010faka svojej reakt\u00edvnej povahe ve\u013emi efekt\u00edvne pracuje so syst\u00e9mami v\u00fdmeny spr\u00e1v (Apache Kafka, AMQP at\u010f.).<\/p>\n

    Cel\u00e1 pointa spo\u010d\u00edva v tom, ako pou\u017e\u00edva\u0165 ten ist\u00fd reakt\u00edvny engine ako pre imperat\u00edvny, tak aj pre reakt\u00edvny k\u00f3d.<\/p>\n

    \"Ako<\/p>\n

    Quarkus sa t\u00fdm brilantne porad\u00ed. V\u00fdber medzi imperat\u00edvnym a reakt\u00edvnym programovan\u00edm je jasn\u00fd \u2013 pou\u017ei\u0165 reakt\u00edvne jadro pre obe. A kde to ve\u013emi pom\u00e1ha, je s r\u00fdchlym neblokuj\u00facim k\u00f3dom, ktor\u00fd spracov\u00e1va takmer v\u0161etko, \u010do prech\u00e1dza cez event-loop vl\u00e1kno (event-loop thread, teda IO thread). Ak m\u00e1te klasick\u00e9 REST aplik\u00e1cie alebo aplik\u00e1cie na strane klienta, Quarkus m\u00e1 pripraven\u00fd imperat\u00edvny model programovania. Napr\u00edklad podpora HTTP v Quarkus stav\u00ed na pou\u017eit\u00ed neblokuj\u00faceho a reakt\u00edvneho enginu (Eclipse Vert.x a Netty). V\u0161etky HTTP po\u017eiadavky, ktor\u00e9 va\u0161a aplik\u00e1cia prij\u00edma, najprv prech\u00e1dzaj\u00fa cez event loop (IO Thread), a potom s\u00fa odoslan\u00e9 tej \u010dasti k\u00f3du, ktor\u00e1 riadi po\u017eiadavky. V z\u00e1vislosti od cie\u013ea m\u00f4\u017ee by\u0165 k\u00f3d riadenia po\u017eiadaviek vyvolan\u00fd v r\u00e1mci samostatn\u00e9ho vl\u00e1kna (tzv. worker thread, pou\u017e\u00edva sa v pr\u00edpade servletov a Jax-RS) alebo m\u00f4\u017ee vyu\u017e\u00edva\u0165 p\u00f4vodn\u00e9 vl\u00e1kno vstupu\/v\u00fdstupu (reakt\u00edvna trasa reactive route).<\/p>\n

    \"Ako<\/p>\n

    Pre konektory syst\u00e9mov na prenos spr\u00e1v sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa neblokuj\u00face klienty, ktor\u00e9 pracuj\u00fa nad enginom Vert.x. Preto m\u00f4\u017eete efekt\u00edvne odosiela\u0165, prij\u00edma\u0165 a spracov\u00e1va\u0165 spr\u00e1vy zo syst\u00e9mov typu messaging middleware.<\/p>\n

    Na str\u00e1nke Quarkus.io<\/a><\/noindex> boli zhroma\u017eden\u00e9 niektor\u00e9 dobr\u00e9 n\u00e1vody, ktor\u00e9 v\u00e1m pom\u00f4\u017eu za\u010da\u0165 s Quarkus:<\/p>\n