sample-spring-webflux-pattern

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sample-spring-webflux-pattern

(★ 127)

(Kotlin, Postgresql, Webflux, Springboot, Coroutine etc...) 저처럼 인터넷 휘젓고 다니지 말고 webflux 패턴으로 spring으로 시작하시려는 분에게 도움을 주고자 만들었습니다.

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<div align="right">
  <b>Contributor : Taewan Kim(100%)</b>
</div>

# Sample Spring Webflux Reactive Pattern Template
> 간단한 커뮤니티 구조의 백엔드 API 서버를 Hexagonal Architecture 에 기반하여 구현했습니다.(Webflux패턴 기반)
<img width="1536" height="1024" alt="Image" src="https://github.com/user-attachments/assets/1a11e0fb-5691-4b36-81ea-c3988754b2c5" />
>> Simple Social network stuff Structure based Back-end API server using Spring Webflux pattern.

## Background
- 개인 포트폴리오가 전부 상업용 프로젝트이기도 하고 백엔드 관련한 개인적인 repo가 충분하지 않았다.
- 개인적으로 만들고 있는 프로젝트(InteractiveERD)에서 백엔드를 뭘로 할지 고민을 하고 있었다.
- 지인중 한 분이 본인 팀에서 Spring Webflux를 사용한다고 하길래 트랜드인가 싶어 익숙한 kotlin으로 공부해보면 좋겠다는 생각이 들었다.(옷은 트랜드를 안 따라가더라도 프로그래밍은 못참지)
- reactive 패턴은 이전에 rxdart로 질리도록 해봐서 재밌을거라 생각했다.

## Issues
: Found out some issues during making this project.

### About Webflux `Reactor pattern`
1. Reactor pattern(using Mono, Flux) can reduce code readability.(callback hell like  before async/await pattern popped out in Node.js) 
  - Resolved by using `kotlin coroutine`.(persist non-blocking)

### About `R2DBC`
1. It's not an ORM(need to write raw query and mapper in some cases)
2. Recommend to use R2DBC because of blocking issue when using JDBC(it's blocking API) instead.
   - Could not take advantage of confidence when using JPA.
3. R2DBC does not support relation mapping like ORM (No plan for it)
     ![image](https://user-images.githubusercontent.com/37768791/193259695-01a3ad7f-86e3-4dd5-a6da-7e892c36a013.png)
4. Performance issues when using Postgresql driver compared to JDBC
   - ref : https://github.com/spring-projects/spring-data-r2dbc/issues/203
     ![image](https://user-images.githubusercontent.com/37768791/193275900-56b36a90-3b84-4b6b-b949-4cbb22c508dc.png)
5. ~~Pagination with sort and offset need to use databaseClient(raw query). It won't work with @Query annotation.~~
   - ref: https://github.com/spring-projects/spring-data-r2dbc/issues/596
     ![image](https://user-images.githubusercontent.com/37768791/193278481-6bdd70a1-70d8-440b-b256-cc546c12d19f.png)
   - Resolved by Fluent API in R2DBC.(can put sort or offset stuffs using Fluent API template.)
6. There's other relation mapping support(alternatives) on reactive db connection API which called `Hibernate Reactive`(can use with Hibernate ORM) and `Kotlin JDSL Reactive`
7. [221223 UPDATE] QueryDsl could resolve relation mapping issue
8. [221223 UPDATE] What about [java-dataloader](https://github.com/graphql-java/java-dataloader) to resolve `n+1` issue when want to fetch join data not using join functionality.

# Introduction

### ERD 
![image](https://user-images.githubusercontent.com/37768791/192972062-0a38529b-c326-4b6f-9917-4b6a547b481c.png)

### Tech Stacks
- `Kotlin` 언어 사용(이전에 안드로이드 개발을 kotlin으로도 했고 꽤나 열심히 언어공부를 했던 언어이기에 선택함.)
- `gradle` 빌드 방식 적용(안드로이드에 익숙함)
- `Webflux` 패턴 채택
- `함수형(Functional)` 프로그래밍 적용
- `Postgresql` driver 사용(원래는 mysql이 익숙한데 tokenizing때문에 postgresql을 공부하기로 맘먹음)
- 논블로킹을 위해 JPA가 아닌 `R2DBC` 채택 (ORM이 아니라서 고민중)
- 클라우드는 `GCP`를 사용 for file upload

## Project Goals
> R2DBC의 제약사항인 JOIN 연산의 복잡성을 해결하면서도 완전한 논블로킹 처리를 구현하는 것이 주요 목표입니다.

## What did I solve
- [x] N+1 문제 해결 - 연관관계 데이터를 효율적으로 로딩
- [x] Reactor Pattern 이 아닌 Kotlin Coroutine 구조로 가독성을 올림
- [x] 논블로킹 JOIN - R2DBC 환경에서 복잡한 연관관계 처리
- [x] 성능 최적화 - 300-500ms 응답시간을 개선
- [x] 확장 가능한 아키텍처 - Hexagonal Architecture 적용

## Features

#### 인증 & 사용자 관리
- [x] 회원가입/로그인 - JWT 토큰 기반 인증
- [x] 비밀번호 암호화 - BCrypt 해싱
- [x] 사용자 프로필 관리 - 정보 수정, 프로필 이미지
- [x] 권한 기반 접근 제어 - Role 기반 권한 체계

#### 게시물 & 댓글
- [x] 게시물 CRUD - 생성, 조회, 수정, 삭제
- [x] 댓글 시스템 - 게시물별 댓글 관리
- [x] 이미지 첨부 - 게시물에 다중 이미지 첨부
- [x] 연관관계 조회 - 게시물-사용자-이미지 논블로킹 JOIN

#### 이미지 처리
- [x] 단일/다중 이미지 업로드 - 병렬 처리로 성능 최적화
- [x] 이미지 검증 - 파일 크기, 형식, 해상도 검증
- [x] 웹 최적화 체크 - 이미지 최적화 권장 로직
- [x] GCP Storage 연동 - 클라우드 스토리지 활용

#### 논블로킹 JOIN 구현
- [x] User-Posting 연관관계 - 사용자별 게시물 조회
- [x] Posting-Comment 연관관계 - 게시물별 댓글 조회
- [x] Posting-Image 연관관계 - 게시물별 이미지 조회
- [x] 복합 연관관계 - 한 번에 모든 연관 데이터 로딩

# Get Started!

### Environment(yml) Setup

```yml
# src/main/resources/application.yml
server:
  host: localhost
  port: 8080

spring:
  application:
    name: spring-webflux-template

r2dbc:
    protocol: r2dbc:postgresql
    host: localhost
    port: 5432
    username: postgres
    password: postgres
    database: postgres

sql:
    init:
      mode: always # 이걸 설정하면 스키마가 업로드됩니다.
      continue-on-error: false

app:
  security:
    jwt:
      secret: <SECRET_KEY_STR> 
      expiration: <TOKEN_EXPIRATION_LONG>
    password:
      hash:
        rounds: <HASH_ROUNDS_INT>

storage:
    cred-path: <GCP_CREDENTIAL_JSON_PATH> 
    project-id: <GCP_PROJECT_ID>
    bucket-name: <GCP_STORAGE_BUCKET_NAME>

logging:
  level:
    org.springframework.r2dbc: DEBUG
    io.r2dbc: DEBUG

```
### Profile Setup & Run
```bash
# Itellij Configuration > VM option 
-Dspring.profiles.active=<YOUR PROFILE>

# Use Command line to run build jar file
java -jar -Dspring.profiles.active=<YOUR PROFILE> path/to/app.jar
```

## References
> 공부하면서 참고한 링크는 아래에 모두 기록할 예정입니다. 프로젝트 코드보다 개념이 필요하신분들은 아래 링크들에 잘 기록되어있을테니 참고하시면 되겠습니다.(주의 : 개념이 없는 링크들도 있을수도 있음.)

(Warning: it's almost Korean blog links. )

#### R2DBC 사용법 파악 및 아키텍처 파악(R2DBC use-cases and architectures)
- URL : https://github.com/piomin/sample-spring-data-webflux
- URL : https://docs.spring.io/spring-data/r2dbc/docs/current-SNAPSHOT/reference/html/#reference
- URL : https://www.vinsguru.com/spring-data-r2dbc/
- URL : https://github.com/hantsy/spring-r2dbc-sample
- URL : https://medium.com/bliblidotcom-techblog/reactive-spring-boot-application-with-r2dbc-and-postgresql-849fc7811135
- URL : https://github.com/kakaohairshop/spring-r2dbc-study

#### application.yaml 사용법 (application.yaml use-cases)
- URL : https://docs.spring.io/spring-boot/docs/1.5.6.RELEASE/reference/html/boot-features-external-config.html

#### profile별 빌드 및 실행방법 (How to set up profile for building and running spring boot project)
- URL : https://1minute-before6pm.tistory.com/12

#### Route 코드 리팩토링 (RouteConfig refactoring)
- URL : https://github.com/spring-projects/spring-framework/issues/28603

#### Webflux 에러 핸들링 (Webflux server error handling conventions)
- URL : https://www.baeldung.com/spring-webflux-errors

#### Webflux 폴더구조 참고용 (Webflux projects directory structure)
- URL : https://github.com/kamalhm/spring-boot-r2dbc/tree/master/src/main/java/com/khm/reactivepostgres

#### R2DBC에서 관계 테이블 구현 (Implements relations when using R2DBC)
(공식적으로 r2dbc는 관계relation를 지원하지 않는다.)

지원하고 있지 않다는 이슈
- URL : https://github.com/spring-projects/spring-data-r2dbc/issues/99
- URL : https://github.com/spring-projects/spring-data-r2dbc/issues/352

관계 매핑 구현방법
- URL : https://tolkiana.com/introduction-to-spring-data-r2dbc-with-kotlin/
- URL : https://heesutory.tistory.com/33
- URL : https://heesutory.tistory.com/35
  - Lombok의 @Builder 대신 kotlin으로 해결(URL : https://levelup.gitconnected.com/kotlin-makes-lombok-obsolete-9ed3318596cb, https://stackoverflow.com/questions/36140791/how-to-implement-builder-pattern-in-kotlin)
- URL : https://binux.tistory.com/156
- URL : https://medium.com/pictet-technologies-blog/reactive-programming-with-spring-data-r2dbc-ee9f1c24848b
  - Combinations of repo query to make join relations 
- URL : https://www.sipios.com/blog-tech/handle-the-new-r2dbc-specification-in-java
  - Raw query join and aggregate cause blocking issue

#### 코루틴 적용하는 법(코루틴 도입배경) (Apply Kotlin coroutine in spring server)
- URL : https://techblog.woowahan.com/7349/
- URL : https://appleg1226.tistory.com/16
- URL(coRouter 구현) : https://veluxer62.github.io/tutorials/spring-web-flux-functional-endpoint-api/
- URL : https://umbum.dev/1047

#### Repository DatabaseClient Transaction 적용 
- URL : https://spring.io/blog/2019/05/16/reactive-transactions-with-spring

#### Logger Setup
- URL : https://jsonobject.tistory.com/500
- URL : https://www.reddit.com/r/Kotlin/comments/8gbiul/slf4j_loggers_in_3_ways/

#### R2DBC vs Hibernate Reactive
- URL : https://medium.com/geekculture/spring-data-jpa-spring-data-r2dbc-hibernate-reactive-bcc43e321566

#### Hibernate Reactive 사용법
- URL : https://hantsy.github.io/spring-puzzles/hibernate-reactive.html
- URL : https://hibernate.org/reactive/
- URL : https://itnext.io/integrating-hibernate-reactive-with-spring-5427440607fe

#### kotest examples(with Webflux)
: official docs가 아주 잘 되어있음.
- URL : https://github.com/kotest/kotest-examples-spring-webflux
- URL : https://velog.io/@revimal/Kotlin-Kotest%EC%99%80-MockK%EB%A1%9C-Spring-Boot%EC%97%90%EC%84%9C-Kotlin-%EC%8A%A4%ED%83%80%EC%9D%BC-%ED%85%8C%EC%8A%A4%ED%8A%B8-%EC%9E%91%EC%84%B1
- URL : https://github.com/HomoEfficio/dev-tips/blob/master/Kotlin-Coroutine-Spring-WebFluxTest.md

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