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@s-nagumoin株式会社船井総合研究所

Spring Cloud FunctionでAzure Functionsアプリ

Last updated at Posted at 2022-11-02

はじめに

Spring Cloud Functionとは、関数(Function)によってビジネスロジックを実装し、実行環境に依存せず、同じコードでWebエンドポイント、ストリーム処理、タスクを実行できるようにするフレームワークです。
AWS LambdaやAzure Functionsなどのサーバーレス環境で動作させることができます。
要はSpringの便利機能を使いながらFunction開発できますというシロモノです。

この記事ではSpring Cloud Function × Azure Functionsを試してみます。
Mavenを使っているサンプルが多かったので、Gradleでプロジェクト作成したいと思います。

プロジェクトの作成

Spring InitializrでSpring Bootプロジェクトのひな型を作ります。

Project  : Gradle Project
Language : Java
Packaging: Jar
Java     : 11 or 8 (17ではデプロイできなかった: 2022/11/02 時点)
その他は任意

image.png

設定ファイル

Azure Functionsの機能を使えるようにするため、ビルド設定を修正します。

build.gradle
plugins {
	id 'org.springframework.boot' version '2.7.5'
	id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.15.RELEASE'
+	id "com.microsoft.azure.azurefunctions" version "1.11.0"
	id 'java'
}

group = 'azure.functions'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'
sourceCompatibility = '11'

+ compileJava.options.encoding = 'UTF-8'

configurations {
	compileOnly {
		extendsFrom annotationProcessor
	}
}

repositories {
	mavenCentral()
}

dependencies {
+	implementation 'org.springframework.cloud:spring-cloud-function-adapter-azure:3.2.7'
+	implementation 'com.microsoft.azure.functions:azure-functions-java-library:2.1.0'
    // ↓は任意
	compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
	developmentOnly 'org.springframework.boot:spring-boot-devtools'
	annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
	testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'
}

tasks.named('test') {
     useJUnitPlatform()
}


+ jar {
+	enabled = true
+    // jarファイル名を指定しないと、"${rootProject.name}-${version}-plan.jar"みたいなファイル名になって
+    // 実行時に「jarが見つからない」と怒られたので、明示的に指定
+	archiveFileName = "${rootProject.name}-${version}.jar"
+    manifest {
+        // メインクラスを指定
+        attributes 'Main-Class' : 'azure.functions.springcloudapp.SpringCloudApplication'
+    }
+}
+
+ // Azureへのデプロイ設定
+ azurefunctions {
+	resourceGroup = 'xxxxxxxxxxxxx'        // リソースグループ名
+	appName = 'springcloudapp'             // Functionアプリ名
+	region = 'eastus'                      // リージョン
+	appServicePlanName = 'xxxxxxxxxxxxx'   // App Service Plan名
+   // ↑他にも色々リソースの指定ができます
+	runtime {
+        os = 'windows'                    // 'linux'にしたらなぜかデプロイできなかった
+	}
+	appSettings {
+		WEBSITE_RUN_FROM_PACKAGE = '1'
+        FUNCTIONS_EXTENSION_VERSION = '~4'
+    	FUNCTIONS_WORKER_RUNTIME = 'java'
+    	MAIN_CLASS = 'azure.functions.springcloudapp.SpringCloudApplication'
+	}
+	auth {
+		type = 'azure_cli'
+	}
+   // ローカルでデバッグするときは必要
+	localDebug = 'transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=5005'
+	deployment {
+		type = 'run_from_blob'
+	}
+ }

以下のファイルをプロジェクトルートに追加

host.json (Azure Functionsの拡張機能を使えるようにするための設定)
{
  "version": "2.0",
  "extensionBundle": {
    "id": "Microsoft.Azure.Functions.ExtensionBundle",
    "version": "[3.*, 4.0.0)"
  }
}
local.settings.json (ローカルデバッグ時に必要)
{
  "IsEncrypted": false,
  "Values": {
    "AzureWebJobsStorage": "",
    "FUNCTIONS_WORKER_RUNTIME": "java",
    "MAIN_CLASS": "azure.functions.springcloudapp.SpringCloudApplication",
    "AzureWebJobsDashboard": ""
  }
}

関数作成

大きく分けて、各トリガをハンドリングするためのHandlerと実際のロジックであるFunctionの2つを作成する必要があります。
Handlerでリクエストを受ける → Functionを呼び出す という流れになります。

Handler作成

トリガーをハンドリングするためにハンドラクラスを作成します。
ここではHttpTriggerを使用しています。

CreateTodosHandler.java
// FunctionInvokerというクラスを継承する
public class CreateTodoHandler extends FunctionInvoker<TodoDto, TodoDto> {

  @FunctionName("saveTodo")  // デプロイ時の関数アプリ名
  public HttpResponseMessage saveTodo(
    // @HttpTriggerにHTTPの受付情報を設定する
    @HttpTrigger(
      name = "req",
      methods = { HttpMethod.POST },
      route = "todos",
      authLevel = AuthorizationLevel.FUNCTION
    ) HttpRequestMessage<TodoDto> request,
    ExecutionContext context
  ) {
    final TodoDto payload = request.getBody();

    if (payload == null) {
      return request.createResponseBuilder(HttpStatus.BAD_REQUEST).build();
    }

    // handleRequestメソッドを呼び出すと別で定義したFunctionが呼び出されて結果が返る
    // @FunctionNameで指定した名前でDIコンテナ内のFunctionを検索する
    final TodoDto todoCreated = handleRequest(payload, context);

    return request
      .createResponseBuilder(HttpStatus.CREATED)
      .header(HttpHeaders.CONTENT_TYPE, MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE)
      .header(
        HttpHeaders.LOCATION,
        UriComponentsBuilder
          .fromUri(request.getUri())
          .path("/{id}")
          .buildAndExpand(todoCreated.getId())
          .toString()
      )
      .body(todoCreated)
      .build();
  }
}

Function作成

実際のロジック部分を実装します。
書き方は2通りあります。(個人的には1つ目が好み)

  1. @Bean を付与した、Function型を返却するメソッドを定義する
  2. @Component を付与した、Funtionインターフェースの実装クラスを作る
    ※Function以外に、Supplier、Consumerも可
TodoFunction.java (@Beanバージョン)
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class TodoFunction {

  // DIも使える
  private final TodoService todoService;

  // Handlerの@FunctionNameで指定した名前と同じ名前でDIコンテナに登録する
  // デフォルトではメソッド名で登録されるので、メソッド名を合わせておけば@Beanで明示的に名前指定しなくてもOK
  @Bean("saveTodo")
  public Function<TodoDto, TodoDto> saveTodo() {
    return (payload) -> {
      return todoService.saveTodo(payload);
    };
  }

  // 複数Functionを定義する場合はメソッドを追加する
}
TodoFunction.java (Function実装クラスバージョン)
// Handlerの@FunctionNameで指定した名前と同じ名前でDIコンテナに登録する
// デフォルトではクラス名（先頭は小文字）で登録される
// ※この場合だとクラス名が「SaveTodo」だったら@Componentで明示的に名前指定しなくてもOK
@Component("saveTodo")
@RequiredArgsConstructor
public class TodoFunction implements Function<TodoDto, TodoDto> {

  private final TodoService todoService;

  @Override
  public TodoDto apply(TodoDto payload) {
      return todoService.saveTodo(payload);
  }
}

// 複数Functionを定義する場合はクラスを追加する

ローカルデバッグ

プロジェクトのルートディレクトリで以下のコマンドを実行。

./gradlew azureFunctionsRun

Azureへデプロイ

プロジェクトのルートディレクトリで以下のコマンドを実行。

./gradlew azureFunctionsDeploy

おまけ

ExecutionContextへのアクセス

HandlerのトリガーメソッドでExecutionContextというのを受け取れます。
こいつは主にロギングの際に使うことになると思います。

context.getLogger().info("hogehoge");

このcontextをFunction側で使うには少し面倒ですがMessageというのを使う必要があります。
結構Function側でログ出すことありそうなのに、ちょっと不便。

TodoFunction.java
// Functionの入力をMessage(org.springframework.messaging.Message)にする
@Bean
public Function<Message<TodoDto>, TodoDto> saveTodo() {
  return message -> {
    // MessageのHeadersに"executionContext"というキーでExecutionContextがセットされてくる
    ExecutionContext context = 
      ExecutionContext.class.cast(message.getHeaders().get("executionContext"));
    context.getLogger().info("Invoke saveTodo");
    return todoService.saveTodo(message.getPayload());
  };
}

これをFunction毎に書くのは面倒なので、Functionインターフェースをラップしたインターフェースを作って共通化してみました。

AzureFunction.java
public interface AzureFunction<I, O> extends Function<Message<I>, O> {
  public static final String CONTEXT_HEADER_KEY = "executionContext";

  @Override
  default O apply(Message<I> message) {
    ExecutionContext context =
      ExecutionContext.class.cast(
          message.getHeaders().get((CONTEXT_HEADER_KEY))
        );

    return apply(message.getPayload(), context);
  }

  /** handleRequestの引数とExecutionContextを受け取るメソッドを定義 */
  O apply(I payload, ExecutionContext context);
}

使い方

TodoFunction.java
  @Bean
  public AzureFunction<TodoDto, TodoDto> saveTodo() {
    return (payload, context) -> {
      context.getLogger().info("Invoke saveTodo");
      return todoService.saveTodo(payload);
    };
  }

少しは使いやすくなった・・・（？）
ただし、Funtionの引数がPublisher(Mono、Flux)とかだと上手く型変換できませんでした。
もっとスマートなやり方があったら教えてください。

Function呼び出し時の型変換

HandlerのhandleRequestメソッドでFunctionを呼び出すと、Functionの引数に合わせて自動的に型変換してくれたりします。
ざっくり確認してみたところ、以下のような感じでした。

入力時の型
(handleRequestの引数)		 変換後の型
(Functionの引数)		 変換可否 備考
T Collection<T> ○ 要素数1のCollectionに変換される
T Mono<T> ○
T Flux<T> ○ 要素数1のFluxに変換される
T Message<T> ○ Message::getPayloadで入力値が取れる
Collection<T> T ○ Collectionの件数分Functionが実行される
handleRequestの戻り値はArrayList<O1>になる
ただし、OがCollectionの場合はflatなリストになる
Flux<T> T ○ Fluxの件数分Functionが実行される
handleRequestの戻り値は↑と同じ
Message<T> Message<T> ×
Message<T> T ○ Message::getPayloadの値が渡される
HttpRequestMessage<T> HttpRequestMessage<T> ×
HttpRequestMessage<T> T ○ HttpRequestMessage::getBodyの値が渡される
handleRequestの戻り値はHttpResponseMessageになる

HttpTrigger以外のトリガー

HttpTrigger以外のトリガーも普通に使えるようです。
以下のトリガーが使えるみたいです。
(Trigger自体はSpring Cloud Functionの機能ではなくAzure側が提供している)

  • BlobTrigger
  • TimerTrigger
  • KafkaTrigger
  • QueueTrigger
  • WarmupTrigger
  • EventHubTrigger
  • EventGridTrigger
  • ServiceBusTopicTrigger
  • ServiceBusQueueTrigger

試しにTimerTriggerとEventGridTriggerを使ってみました。

  1. Function1がTimerTriggerでEventGridのイベントを発行
  2. Function2がEventGridのイベントを受け取って、Function3(API)に対してリクエスト
  3. Function3がHttpリクエストを受けてCosmos DBにデータ登録

というよくわからないものを作成。

Function1 TimerTrigger
public class TimerHandler extends FunctionInvoker<String, EventGridEvent> {

  public static final String FUNCTION_NAME = "timer";

  @FunctionName(FUNCTION_NAME)
  public void timer(
    // 1分毎に発火
    @TimerTrigger(name = "timer", schedule = "* * * * *") String timerInfo,
    @EventGridOutput(
      name = "outputEvent",
      topicEndpointUri = "MyEventGridTopicUriSetting",
      topicKeySetting = "MyEventGridTopicKeySetting"
    ) OutputBinding<EventGridEvent> outputEvent,
    ExecutionContext context
  ) {
    // handleRequestの戻り値をoutputEventにセットしている
    handleOutput(timerInfo, outputEvent, context);
  }
}

@Component
@RequiredArgsConstructor
public class TimerFunction {

  @Bean
  public AzureFunction<String, EventGridEvent> timer() {
    return (payload, context) -> {
      context.getLogger().info("Invoke timer: " + payload);

      final EventGridEvent document = new EventGridEvent();
      document.setId(UUID.randomUUID().toString());
      document.setEventType("MyCustomEvent");
      document.setEventTime(DateTimeUtil.formatDateTime(LocalDateTime.now()));
      document.setDataVersion("1.0");
      document.setSubject("EventGridSample");
      document.setData(new TodoDto(null, "Content", false, null));

      return document;
    };
  }
}
Function2 EventGridTrigger
public class EventGridHandler extends FunctionInvoker<EventSchema, TodoDto> {

  public static final String FUNCTION_NAME = "eventGrid";

  @FunctionName(FUNCTION_NAME)
  public void eventGrid(
    @EventGridTrigger(name = "event") EventSchema event,
    ExecutionContext context
  ) {
    final TodoDto output = handleRequest(event, context);
    context.getLogger().info(output.toString());
  }
}

@Component
@RequiredArgsConstructor
public class EventGridFunction {

  private final RestTemplate restTemplate;

  @Value("${FUNCTION_ENDPOINT}")
  private String baseEndpoint;

  @Value("${FUNCTION_KEY}")
  private String functionKey;

  @Bean
  public AzureFunction<EventSchema, TodoDto> eventGrid() {
    return (event, context) -> {
      context.getLogger().info("Event: " + event);

      // Function3 API 呼び出し
      RequestEntity<TodoDto> request = RequestEntity
        .post(baseEndpoint + "/todos?code={code}", functionKey)
        .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
        .body(event.getData());
      ResponseEntity<TodoDto> response = restTemplate.exchange(
        request,
        TodoDto.class
      );

      return response.getBody();
    };
  }
}

Function3はHandler作成、Function作成 で作成したもの。

ソース

まとめ

Spring Cloud Functionを使うことで、Springの機能を活かしてFunctionの開発ができるようになります。
個人的にはDIできるようになるのが嬉しいです。
HttpTrigger以外のトリガーも使えるので、色々試してみたいと思います。
(公式のライブラリもその辺りは開発中のようなので、今後デフォルトでDIできるようになるかもしれません)

参考文献

  1. O はFunctionの戻り値型 ↩

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