サーバーレスをJavaで組むためのSpring Cloud Function入門 / Introduction to Spring Cloud Function to build serverless in Java

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サーバーレスをJavaで組むための Spring Cloud Function入門 2019-07-18 Acroquest Technology株式会社阪本雄一郎関ジャバ’19 7月度

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阪本雄一郎 @phonypianist アクロクエストテクノロジー株式会社シニアアーキテクト兼大阪事業所所長 • IoT、サーバーレスアーキテクチャ - 社会インフラ向け制御システム - 公共交通向け設備管理システム • BCI • 「Java本格入門」執筆

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はじめに

タイトルに「サーバーレス」と書きましたが、今回のポイントはサーバーレスではありません

Spring Cloud Functionは、あらゆる処理を抽象化した「Function」として統一的に扱うことによりシステムを構築可能にすることです

Functionを実装しましょう。

おわり。

といったら史上最速で終わってしまうので・・・

イメージしやすいサーバーレスから入っていくことにします

①Serverless Architectureのおさらい ②Spring Cloud Functionとは ③Hello Spring Cloud Function! ④Spring
Cloud Function 「入門」 ⑤まとめ Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 12 目次

Serverless Architecture のおさらい ①

Serverless Architecture とは

サーバ管理を考慮しなくてよいアーキテクチャ

クラウドベンダーが管理クラウドベンダーが管理開発者は業務ロジックのみに集中 Function

そうは問屋が卸さない

1. クラウドベンダー依存のコード 2. アプリケーションのライフサイクルがアンコントローラブル

AWS Lambdaの例 https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/lambda/latest/dg/get-started-step4-optional.html より引用 public class Hello { public String myHandler(int myCount, Context context) { LambdaLogger logger = context.getLogger(); logger.log("received : " + myCount); return String.valueOf(myCount); } }

Azure Functionsの例 https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/azure-functions/functions-reference-java より引用 public class Function { public String echo(@HttpTrigger(name = "req", methods = {"post"}, authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS) String req, ExecutionContext context) { return String.format(req); } }

public class Function { public String echo(@HttpTrigger(name = "req", methods
= {"post"}, authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS) String req, ExecutionContext context) { return String.format(req); } } Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 21 Azure Functionsの例 https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/azure-functions/functions-reference-java より引用 java.util.Functionと同じ名前はやめようこれはいったい・・・型が合ってない

レビューしたいわけじゃない

AWS Lambdaと Azure Functionsで書き方が違う

AWS Lambdaの例 public String myHandler(int myCount, Context context) { public String echo(@HttpTrigger(name = "req", methods = {"post"}, authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS) String req, ExecutionContext context) { Azure Functionsの例

クラウドベンダー依存の関数ロジックもそれに引きずられるテストや動作確認がしづらくなるアジリティの低下

違いを気にせず書きたい意識を「処理」に集中させたいテストしやすくしたい

そこで Spring Cloud Function

Spring Cloud Function とは ②

Spring Cloud Functionとはロジックをすべて「Function」として記述できるようにしたもの

Spring Cloud Functionの特徴 1. クラウド非依存な書き方（呼び出し部分） 2. API提供 3. 定義による構築勝手に選んだ

Spring Cloud Functionの特徴 1. クラウド非依存な書き方（呼び出し部分） 2. API提供 3. 定義による構築

Spring Cloud Function 業務ロジック (Function) AWS 基盤 Azure 基盤クラウドに依存しない関数定義 Open whisk 基盤 AWS Adapter Azure Adapter Openwhisk Adapter クラウド依存部分を吸収

Spring Cloud Functionの特徴 1. クラウド非依存な書き方ができる（呼び出し部分） 2. API提供 3. 定義による構築

Function (Supplier/Consumer) はAPI公開される

FunctionでAPI部品を構築する

Spring Cloud Function 業務ロジック (Function) curl POST http://localhost:8080/function {"message": "hello"} Bean名 Controller不要

Spring Cloud Function 業務ロジック (Supplier) curl GET http://localhost:8080/supplier Bean名 Controller不要

Spring Cloud Function 業務ロジック (Consumer) curl POST http://localhost:8080/consumer {"message": "hello"} Controller不要 Bean名

Spring Cloud Functionの特徴 1. クラウド非依存な書き方ができる（呼び出し部分） 2. API提供 3. 定義による構築

spring-cloud-function-compiler を追加することで、 application.ymlに Functionを定義できる

アプリケーション起動時にコンパイル→Bean登録 ※クラウドのサーバーレス基盤（AWS Lambda/Azure Functions）は JREのため、この機能は使用できない

定義で記述されたFunctionも普通のFunctionと同じ API公開される

Spring Cloud Function application.yml の upper 定義 curl POST http://localhost:8080/upper {"message": "hello"} 定義名 (Bean名)

spring-cloud-function-task を追加することで、 application.ymlに Functionのタスクフローを定義できる

consumer function supplier function

ロジックを細分化し Functionに分離することで、抽象度・独立性を高める

Hello Spring Cloud Function! ③

@SpringBootApplication public class Application { public static void main(String... args) { SpringApplication.run(Application.class, args); } } メインクラス（ローカル起動用）普通のSpringBoot アプリと同じ

@Component("echo") public class EchoFunction implements Function<Flux<EchoRequest>, Flux<EchoResponse>> { @Override public Flux<EchoResponse> apply(Flux<EchoRequest> requestParam) { return requestParam.map( param -> new EchoResponse(param.getMessage())); } } java.util.Functionを実装 Supplier/ConsumerもOK reactor.core.publisher.Flux 業務ロジック

MANIFEST.MFのStart-Classに Applicationクラスを指定する spring-boot-maven-pluginと maven-shade-pluginがやってくれる

AWS Lambda 基盤 SpringBootApiGateway RequestHandler EchoFunction API Gateway Lambda Spring Cloud Function SQSの場合は SpringBootRequestHandler 業務ロジック

テストは2通り 1. Springを使わない場合 2. Springを使う場合

class EchoFunctionTest { @Test void echo() { EchoFunction echoFunction =
new EchoFunction(); EchoRequest echoRequest = new EchoRequest(); echoRequest.setMessage("foo"); EchoResponse echoResponse = echoFunction.apply(echoRequest); assertThat(echoResponse.getMessage()).isEqualTo("foo"); } } Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 53 1. Springを使わない場合

class EchoFunctionTest { @Test void echoWithSpring() { System.setProperty("function.name", "echo"); try (SpringBootApiGatewayRequestHandler requestHandler = new SpringBootApiGatewayRequestHandler(Application.class)) { APIGatewayProxyRequestEvent requestEvent = new APIGatewayProxyRequestEvent().withBody("{¥"message¥":¥"foo¥"}"); APIGatewayProxyResponseEvent responseEvent = (APIGatewayProxyResponseEvent) requestHandler.handleRequest( requestEvent, null); assertThat(responseEvent.getBody()).isEqualTo("{¥"message¥":¥"foo¥"}"); } } } 呼び出す関数を指定 (デフォルトはfunction) 2. Springを使う場合 (API Gateway)

Springのライブラリを使ってみる

@SpringBootApplication public class Application { public static void main(String... args) { SpringApplication.run(Application.class); } @Bean WebClient webClient() { return WebClient.create(); } } SpringのWebClientを使ってみる SpringBootアプリと同じく Bean定義

SpringのWebClientを使ってみる @Component("dispatch") public class DispatchFunction implements Function<Flux<EchoRequest>, Flux<EchoResponse>> { private final WebClient webClient; private final Environment environment; public DispatchFunction(WebClient webClient, Environment environment) { this.webClient = webClient; this.environment = environment; } @Override public Flux<EchoResponse> apply(Flux<EchoRequest> requestParam) { String uri = environment.getProperty("app.echo.uri"); return requestParam.flatMap(param -> webClient .post().uri(uri).body(BodyInserters.fromObject(param)) .retrieve().bodyToMono(EchoResponse.class)); } } SpringBootアプリと同じく Autowired

Componentが増えると初期化が遅くなる自前で登録する

Componentを自前で登録する @SpringBootApplication public class Application implements ApplicationContextInitializer<GenericApplicationContext> { public static void main(String... args) { SpringApplication.run(Application.class, args); } Function<EchoRequest, EchoResponse> echo() { return new EchoFunction(); } @Override public void initialize(GenericApplicationContext context) { context.registerBean("echo", FunctionRegistration.class, () -> new FunctionRegistration<>(echo()) .type(FunctionType.from(EchoRequest.class).to(EchoResponse.class))); } } class EchoFunctionからは @Componentを削除しておく Functionを1つずつ登録

spring-cloud-function-compiler を使って Functionをapplication.ymlに定義

spring.cloud.function: compile: upper: type: function inputType: dto.Message outputType: dto.Message lambda: message -> new dto.Message(message.getText().toUpperCase()) Bean名 supplier/function/consumer application.yml FunctionをLambda式で記述

spring-cloud-function-task を使ってタスクフローを定義

spring.cloud.function: compile: textGenerator: type: supplier outputType: Flux<dto.Message> lambda: () ->
Flux.fromIterable(List.of(new dto.Message("hoge"), new dto.Message("fuga"), new dto.Message("piyo"))) upper: type: function inputType: dto.Message outputType: dto.Message lambda: message -> new dto.Message(message.getText().toUpperCase()) decorator: type: function inputType: dto.Message outputType: dto.Message lambda: message -> new dto.Message("[" + message.getText() + "]") Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 63 application.yml printer: type: consumer inputType: dto.Message lambda: System.out::println task: supplier: textGenerator function: upper|decorator consumer: printer supplier/function/consumerと関連付ける「|」を使って複数のFunctionをつなげる

アプリケーション起動直後にタスクフローが実行される

ロジックを細分化してFunctionに Queueから読み取り順次処理用途例

もう使いこなせますよね！

Spring Cloud Function 「入門」 ④

「入門」＝門に入る

Spring Cloud Function 宅にお邪魔します

AWS Lambda 基盤 SpringBoot RequestHandler EchoFunction API Gateway Lambda Spring Cloud Function どこでFluxに？ Spring Contextの初期化は？

人ん家を物色して盗むべしソースを読んで理解すべし

public Object handleRequest( E event, Context context) { initialize(); Object input = convertEvent(event); Publisher<?> output = apply(extract(input)); return result(input, output); } SpringBootRequestHandler エントリーポイント初期化 →親クラスの SpringFunctionInitializerへ関数呼び出し

protected void initialize() { if (!this.initialized.compareAndSet( false, true)) { return; } logger.info("Initializing: " + this.configurationClass); SpringApplication builder = springApplication(); this.context = builder.run(); context.getAutowireCapableBeanFactory() .autowireBean(this); String name = context.getEnvironment() .getProperty("function.name"); if (name == null) { name = "function"; } if (this.catalog == null) { if (context.containsBean(name)) { this.function = getAndInstrumentFromContext(name); } } else { SpringFunctionInitializer SpringBoot 初期化呼び出すFunction名の取得

Springの初期化は関数が初めて呼び出された「直後」に行われる ※呼び出される直前ではない

public Object handleRequest( E event, Context context) { initialize(); Object input = convertEvent(event); Publisher<?> output = apply(extract(input)); return result(input, output); } protected Object convertEvent(E event) { return event; } private Flux<?> extract(Object input) { if (input instanceof Collection) { return Flux.fromIterable((Iterable<?>) input); } return Flux.just(input); } private Object result( Object input, Publisher<?> output) { List<O> result = new ArrayList<>(); for (Object value : Flux.from(output).toIterable()) { result.add(convertOutput(value)); } if (isSingleValue(input) && result.size() == 1) { return result.get(0); } return result; } SpringBootRequestHandler コレクションから Fluxに変換 Fluxからリストに変換

API Gatewayの場合、 Fluxの効果はない

@Override protected Object convertEvent(KinesisEvent event) { List<E> payloads = deserializePayloads(event.getRecords());
if (functionAcceptsMessage()) { return wrapInMessages(payloads); } else { return payloads; } } Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 77 SpringBootKinesisEventHandler レコードのリストを取得 →Flux化 SpringBootRequestHandlerのサブクラス

Kinesis Data Streamの場合、 Fluxの効果はありそう

SpringFunctionInitializer SpringBootRequestHandler SpringBootApiGateway RequestHandler SpringBootKinesisEventHandler SpringApplication FunctionalSpringApplication 継承依存手抜きクラス図

まとめ ⑤

1. Spring Cloud Functionで、ロジックを「Function」という形で抽象化して扱える 2. Reactorが使える、ただし効果の有無は注意 3. お宅訪問重要！ https://github.com/phonypianist/spring-cloud-function-example サンプルコードはここに置きました。

Enjoy Spring Cloud Function & Code Reading! Evolve the Earth with Emotion of Technology

サーバーレスをJavaで組むためのSpring Cloud Function入門 / Introduction to Spring Cloud Function to build serverless in Java

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