RxSwift - ch.1 Hello RxSwift

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Intro

Raywenderlich로 RxSwift를 공부해보려 한다.

두근…. 두근…..

Hello, RxSwift!

RxSwift에 대한 첫 설명은 다음과 같다.

RxSwift is a library for composing asynchrnous and event-based code by using observable sequences and functional style operators, allowing for parameterized execution via schedulers.

RxSwift는 observable한 시퀀스와 functional style 연산자를 사용해 asynchronous(비동기적)이고 event-based(이벤트 기반) 코드를 작성하는 라이브러리이다.

scheduler를 통해 매개변수화된 실행을 허용한다.

위의 설명은 아래와 같다.

RxSwift, in its essence, simplifies developing asynchronous programs by allowing your code to react to new data and process it in a sequential, isolated manner.

RxSwift는 코드가 새로운 데이터에 반응하고 순차적이고 독립된 방식으로 처리할 수 있도록 하여 비동기식 프로그램 개발을 단순화 했다.

기존에도 비동기 코드를 지원하기 위해 제공해주던 API들이 있다.

NotificationCenter
delegate Pattern
GCD
Closure
Combine

보통 대부분의 클래스들은 비동기적으로 수행하고 모든 UI 요소들은 비동기적이다.

따라서 내가 작성한 코드가 어떤 순서로 동작하는지 가정하는건 무의미하다.

비동기 프로그래밍 용어집

1. State, and sepdifically, shared mutable stae

State는 정의하기 어려우므로 예를 들어보자.

노트북을 사고 처음 실행하면 정상적으로 실행된다.
며칠 혹은 몇 주 동안 사용하면 이상하게 작동하거나 갑자기 멈추기도 한다.
노트북을 처음 샀을때와 기간이 지난 지금 하드웨어와 소프트웨어는 그대로 유지되지만 변한건 상태뿐이다.
노트북을 재시동하거나 사용할 수록 메모리 상의 데이터, 디스크에 저장된 내용을 포함한 찌꺼기들이 노트북에 남게 된다.

–> 이런 것을 노트북의 state라고 할 수 있다.

–> 노트북을 사용하면서 데이터 교환 등이 이루어지고 남는 것들이 생기면서 상태가 변한다.

2. 명령형 프로그래밍

명령형 프로그래밍은 명령문을 사용하여 프로그램의 상태를 변경하는 프로그래밍 패러다임이다.

강아지와 놀 때 명령형 언어를 사용하는 것처럼 (ex. 누워! 죽은 척!) 명령형 코드를 사용하여 작업을 수행하는 시기와 방법을 앱에 정확하게 알려준다.
명령 코드는 컴퓨터가 이해하는 코드와 유사하다.
CPU가 하는 모든 일은 간단한 명령의 시퀀스를 따르는 것이다.

문제는 인간이 복잡한 비동기식 앱을 위한 명령형 코드를 작성하는 것은 어렵다.

특히 공유 가능한 상태가 있을 때 더 그렇다.

아래의 코드를 통해 확인해보자.

 override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {
 		super.viewDidAppear(animated)
 	
 		setupUI()
 		connectUIControls()
 		createDataSource()
 		listenForChanges()
 }

각각의 메서드들이 어떤 동작을 하는지 확인이 어렵다.
viewController를 업데이트 하는지 아닌지도 확인이 어렵다.
각 메서드들이 순서대로 잘 실행될지도 보증할 수 없다.
누군가 메서드의 순서를 바꿨다면 앱이 다르게 동작할 수 있다.

3. Side effects

Side effects는 코드의 현재 scope에서 벗어나서 일어나는 모든 변화를 의미한다.

예를 들어, 2. 명령형 프로그래밍의 코드 예시에서 connectUIControls()는 어떤 종류의 이벤트 핸들러를 일부 UI 구성 요소에 연결한다.

이로 인해 뷰의 상태가 변경되므로 Side effects가 발생한다.

앱은 connectUIControls()를 실행하기 전에 한 방향으로 동작하고 그 후에는 다르게 동작한다.

디스크에 저장된 데이터를 수정하거나 label 텍스트를 업데이트할 때마다 Side effect가 발생한다.

Side effects가 나쁜 것은 아니지만 통제 가능해야 한다.

코드 어디에서 Side effect가 일어나는지 알 수 있어야 한다.

4. 선언형 코드

명령형 프로그래밍은 State의 변경이 자유롭다.

함수형 프로그래밍은 Side effect를 일으키는 코드를 최소화 하는걸 목표로 한다.

RxSwift는 명령형 코드와 함수형 코드에서 좋은 측면을 결합했다.

–> 명령형 코드(State 변화가 자유로움) + 함수형 코드(Side effect 최소화 = 예측 가능한 결과)

선언형 코드를 통해 동작을 정의한다.

RxSwift는 관련 이벤트가 있을 때마다 해당 동작을 실행하고 작업할 변경 불가능한 데이터 입력을 제공한다.

이렇게 하면 변경할 수 없는 데이터로 작업하고 순차적으로 실행할 수 있다.

5. Reactive systems

반응형 시스템이란 의미는 추상적이고, 다음과 같은 특성의 대부분 또는 전부를 나타내는 iOS 앱을 다루게 된다.

Responsive: 항상 UI를 최신 상태로 유지하며 가장 최근의 앱 상태를 표시한다.
Resilient: 각각의 행동들은 독립적으로 정의되며 에러 복구를 위해 유연하게 제공된다.
Elastic: 코드는 다양한 작업 부하를 처리하며 종종 lazy pull-driven 데이터 수집, 이벤트 제한 및 리소스 공유와 같은 기능을 구현한다.
Message driven: 구성요소는 메시지 기반 통신을 사용하여 재사용 및 고유한 기능을 개선하고, 라이프 사이클과 클래스 구현을 분리한다.

Foundation of RxSwift

Rx 코드의 세 가지 구성 요소는 Observable, Operator, Scheduler이다.

Observable

Observable<Element>는 Rx 코드의 기초이다.

Element 형태의 데이터 snapshot을 전달할 수 있는 이벤트 시퀀스를 비동기적으로 생성하는 기능이다.

즉, 시간이 지남에 따라 다른 개체에서 내보내는 이벤트 혹은 값을 구독할 수 있다.

Observable 클래스를 사용하면 하나 이상의 observer가 실시간으로 모든 이벤트에 반응하고 앱의 UI를 업데이트하거나 새로운 데이터를 처리하고 활용할 수 있다.

ObservableType프로토콜(Observable이 준수하는)은 매우 간단하다.

Observable은 세 가지 유형의 이벤트만 내보낼 수 있다. (observer는 이를 받을 수 있다.)

next event
- 최신 데이터 값을 전달하는 이벤트이다.
- observer가 value를 받는 방법이다.
- Observable은 종료 이벤트가 방출될 때까지 이런 값을 무한하게 방출할 수 있다.
completed event
- 이벤트 시퀀스를 성공으로 종료한다.
- Observable이 수명 주길르 성공적으로 완료했으며 추가 이벤트를 방출하지 않는다.
error event
- Observable은 오류와 함께 종료되고 추가 이벤트를 방출하지 않는다.

위의 Observable 이벤트는 Observable 혹은 Observer의 본질에 대해 어떤 가정도 하지 않는다.

따라서 delegate 프로토콜이나 클로저를 사용할 필요가 없다.

Finite observable sequences

일부 Observable 시퀀스는 0개, 1개 이상의 값을 방출하고 나중에는 성공적으로 종료되거나 오류와 함께 종료된다.

iOS 앱에서 파일 다운로드 코드를 생각해보자.

먼저 다운로드를 시작하고 들어오는 데이터들을 observing하기 시작한다.
계속해서 파일 데이터를 받는다.
네트워크 연결이 끊어진다면 다운로드는 멈출 것이고 연결은 에러와 함께 일시정지 된다.
또는, 성공적으로 모든 파일 데이터를 다운로드 할 수 있다.

이런 흐름은 위의 Observable의 생명주기와 일치한다.

위의 흐름을 RxSwift 코드로 표현하면 아래와 같다.

API.download(file: "http://www...")
   .subscribe(
     onNext: { data in
      // Append data to temporary file
     },
     onError: { error in
       // Display error to user
     },
     onCompleted: {
       // Use downloaded file
     }
   )

API.download(file: )은 네트워크를 통해 들어오는 데이터 값을 방출하는 Observable<Data> 인스턴스를 반환한다.
onNext 클로저로 next 이벤트를 받을 수 있다.
- 위의 코드에서는 받은 데이터를 temporary file에 저장한다.
onError 클로저로 error 이벤트를 받을 수 있다.
최종적으로 onCompleted 클로저로 completed 이벤트를 받을 수 있다.

Infinite observable sequences

파일 다운로드와 같이 자연스럽게든 강제로든 종료되어야 하는 활동과 달리 단순히 무한한 시퀀스가 있다.

UI 이벤트는 무한히 관찰 가능한 시퀀스이다.

예를 들어 앱의 기기 방향 변경에 반응하는 데 필요한 코드가 있다.

NotificationCenter에서 UIDeviceOrientationDidChange 알림에 대한 observer를 추가한다.
방향 변경을 처리하기 위해 메서드 콜백을 제공해야 한다.
UIDevice에서 현재 방향을 가져와 최신 값에 따라 반응해야 한다.

위에서 살펴본 기기 방향 전환에는 끝이 없다.

즉, 디바이스가 존재하는 한 방향 전환은 연속적으로 일어난다.

결국 이런 시퀀스는 무한하기 때문에 항상 최초값을 가지고 있어야 한다.

사용자가 기기를 회전하지 않는 경우가 발생할 수 있지만 그렇다고 해서 이벤트가 종료된 것은 아니다.

다만, 아직 이벤트가 발생하지 않은 것일 뿐이다.

위의 흐름을 RxSwift 코드로 표현하면 아래와 같다.

UIDevice.rx.orientation
  .subscribe(onNext: { current in
    switch current {
    case .landscape:
      // Re-arrange UI for landscape
    case .portrait:
      // Re-arrange UI for portrait
    }
  })

UIDevice.rx.orientation은 Observable<Orientation>을 생성하는 가상의 컨트롤 프로퍼티이다.
이를 subscribe함으로써 현재 디바이스 방향에 따라서 UI를 업데이트 할 수 있다.
해당 이벤트에서는 onError, onCompleted가 발생할 수 없으므로 생략한다.

Operators

ObervableType과 Observable 클래스의 구현에는 비동기 비동기 작업 및 이벤트 조작을 추상화하는 많은 메서드가 포함되어 있고, 이는 함께 구성하면 더 복잡한 논리를 구현할 수 있도록 설계되어 있다.

이러한 메서드들은 매우 독립적이고 구성 가능하기 때문에 연산자(Operator)라고 부른다.

Operator는 대부분 비동기식 입력을 받아 Side effect 없이 출력만 생성하기 때문에 퍼즐처럼 맞춰서 사용할 수 있다.

예를 들어 (5 + 6) * 10 - 2라는 식을 생각해보자.

*, (), +, - 같은 연산자를 통해 데이터에 적용하고 결과를 가져와서 해결될 때까지 표현식을 계속 처리한다.

이와 비슷하게 표현식이 최종값으로 도출 될 때까지 Observable이 방출한 값에 Rx 연산자를 적용하여 side effect를 만들 수 있다.

위에서 살펴 본 방향 전환 코드에 Rx Operator를 적용시킨 코드이다.

UIDevice.rx.orientation
  .filter { $0 != .landscape }
  .map { _ in "Portrait is the best!" }
  .subscribe(onNext: { string in
    showAlert(text: string)
  })

UIDevice.rx.orientation이 .landscape 혹은 .portrait 값을 생성할 때마다 RxSwift는 필터를 적용하고 방출된 데이터를 매핑한다.

Observable<Orientaion>에서 .portrait, .landscape, .portrait을 방출했다. –> .portrait, .landscape, .portrait
filter에 의해서 .landscape가 아닌 값만 방출한다. –> .portrait, .portrait
- 만약 디바이스 방향이 .landscape인 경우는 filter에서 이벤트가 방출되지 않으므로 subscribe가 실행되지 않는다.
map 연산자에 의해서 Orientation 타입은 String으로 변환된다.
subscribe를 통해 결과로 next 이벤트를 구현한다. map에 의해 변환된 String 값을 전달하고 해당 텍스트로 aleret을 화면에 출력한다.

연산자는 항상 데이터를 입력으로 받아 결과를 출력하므로 쉽게 연결이 가능하다.

Schedulers

스케줄러는 Rx에서 dispatch queue와 동일하지만 훨씬 강력하고 사용하기 쉽다.

특정 작업의 실행 컨텍스트를 정의할 수 있다.

RxSwift의 스케줄러는 99%의 상황에서 사용 가능하도록 사전에 정의되어 있으므로 스케줄러를 만들 필요가 거의 없다.

스케줄러는 초반에 보지 않아도 된다고 하니 나중에 다시 보기로 한다.

App architecture

RxSwift는 기존의 앱 아키텍쳐에 영향을 주지 않는다.

주로 이벤트나 비동기 데이터 시퀀스 등을 주로 처리하기 때문이다.

MVC, MVP, MVVM 등 다양한 패턴에서도 자유롭다.

다만 RxSwift와 MVVM은 아주 잘 어울린다.

ViewModel을 사용하면 Observable<T> 속성을 노출할 수 있으며 ViewController의 UIKit에 직접 바인딩 가능하다.

이렇게 하면 데이터를 UI에 바인딩하고 표현하기가 매우 간단해진다.

RxCocoa

RxCocoa는 UIKit 및 Cocoa 개발을 지원하는 RxSwift의 동반 라이브러리이다.

Outro

본격적으로 RxSwift에 대해 공부하기 전에 기초?를 봤다.

흠… 이렇게 보면 쉬운거 같은데 막상 해보면 또 다르겠지…

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lasagna