Java 9のリアクティブストリームを支える4つのコアインターフェースとは？

Java 9では、java.util.concurrent.FlowパッケージのもとでReactive Streams（リアクティブストリーム）が導入されました。これは、相互運用可能なパブリッシュ・サブスクライブ（Publish-Subscribe）フレームワークをサポートするものです。

リアクティブストリームは、非同期の境界を越えて（別スレッドやスレッドプールへ要素を渡しながら）データの非同期ストリームを処理します。この仕組みにより、受信側が任意の量のデータをバッファリングすることを強制されず、バッファオーバーフローの発生を防ぐことができます。

Flow APIの4つのコアインターフェース

Flow APIは、相互に関連する以下の4つのコアインターフェースで構成されています。

• Publisher（パブリッシャー）
• Subscriber（サブスクライバー）
• Subscription（サブスクリプション）
• Processor（プロセッサー）

各インターフェースの構文

@FunctionalInterface
public static interface Publisher<T> {
    public void subscribe(Subscriber<? super T> subscriber);
}

public static interface Subscriber<T> {
    public void onSubscribe(Subscription subscription);
    public void onNext(T item);
    public void onError(Throwable throwable);
    public void onComplete();
}

public static interface Subscription {
    public void request(long n);
    public void cancel();
}

public static interface Processor<T, R> extends Subscriber<T>, Publisher<R> {
}

各インターフェースの役割とメソッド

Flow.Publisher、Flow.Subscriber、Flow.Subscription、Flow.Processorの4つのインターフェースは、リアクティブストリームの仕様（Reactive Streams Specification）に基づいて設計されています。

• Publisher：データを発行する側を表し、subscribe()メソッドを1つだけ持ちます。Subscriberを受け取り、データフローを開始します。
• Subscriber：データを受け取る側を表し、onSubscribe()、onNext()、onError()、onComplete()の4つのメソッドを持ちます。購読開始時、要素受信時、エラー発生時、完了時にそれぞれ呼び出されます。
• Subscription：PublisherとSubscriberをつなぐ関係を表し、request(long n)で要求する要素数を指定できるほか、cancel()で購読をキャンセルできます。これによりバックプレッシャー（Backpressure）制御が実現されます。
• Processor：SubscriberとPublisherの両方を継承するインターフェースであり、両者のすべてのメソッドを実装します。変換やフィルタリングなど、中間処理を行うコンポーネントとして利用されます。

このように、Flow APIの4つのインターフェースを組み合わせることで、非同期環境でも安全かつ効率的にデータストリームを処理できる、堅牢なリアクティブアプリケーションを構築できます。