[이펙티브 자바] 아이템 80: 스레드보다는 실행자, 태스크, 스트림을 애용하라

본문은 Effective Java를 읽고 간단하게 정리한 글입니다. 필요에 따라 생략/수정된 부분이 있을 수 있으며, 내용이 추후 변경될 수 있습니다.

 

선결론

• 스레드를 직접 관리하면서 작업을 수행하기보다는 이미 제공된 기술들을 적극적으로 활용하자
• 작업 큐를 손수 만들거나 스레드를 직접 다루는 일은 지양하자

 

 

실행자 프레임워크의 구성요소

• 자바는 비동기/병렬 처리를 위해 java.util.concurrent에서 실행자 프레임워크(Executor Framework)를 제공한다
• 실행자 프레임워크를 사용하면 스레드의 생성과 재사용을 쉽게 할 수 있기 때문에 Runnable 객체를 처리하는 데 유용하다

 

Executor 인터페이스

• 넘겨받은 Runnable 태스크를 실행하는 역할을 한다

public interface Executor {

    void execute(Runnable command);
}

• Excecutor 인터페이스를 사용하면 작업 단위와 실행 메커니즘이 분리된다

// 스레드를 직접 다루는 방식: 스레드가 작업 단위와 실행 메커니즘 역할을 모두 수행
// 쓰레드와 작업이 1:1
new Thread(new(RunnableTask1())).start() 
new Thread(new(RunnableTask2())).start() 


// Executor 활용: 작업 단위와 실행 메커니즘이 분리됨
// 쓰레드와 작업이 M:N, 프로그래머는 작업을 실행시키고 내부에서 적절하게 처리됨
 Executor executor = anExecutor;
 executor.execute(new RunnableTask1());
 executor.execute(new RunnableTask2());
 ...

 

 

ExecutorService 인터페이스

• Executor를 확장한 인터페이스로서 종료를 수행하는 메서드들을 제공하고 비동기 작업의 경과를 추적하는 Future 객체를 생성할 수 있다
• 다음은 ExecutorService의 주요 기능들이다 
  • 특정 태스크가 완료되기를 기다린다(get)
  • 태스크 모음 중 아무 것 하나가 완료되기를 기다린다(invokeAny)
  • 모든 태스크가 완료되기를 기다린다(awaitTermination)
  • 실행자 서비스가 종료하기를 기다린다(awaitTermination 메서드)
  • 완료된 태스크들의 결과를 차례로 받는다(ExecutorCompletionService 이용)
  • 태스크를 특정 시간에 혹은 주기적으로 실행하게 한다(ScheduledThreadPoolExecutor 이용)

 

Executors 클래스

• Excutors는 쓰레드풀 생성을 할 수 있는 다양한 정적 팩터리 메서드를 제공한다
  • newCachedThreadPool, newFixedThreadPool, newScheduledThreadPool 등
  • newCachedThradPool은 요청받은 태스크들이 큐에 쌓이지 않고 즉시 스레드에 위임하게 되는데, 이 과정에서 스레드가 계속해서 생성되어 서버에 부하를 줄 수 있다
• Executors 대신 ThreadPoolExecutor를 직접 사용하여 스레드 풀을 만들 수 있지만, 이는 스레드 풀 동작을 결정하기 위한 속성들을 일일히 세팅해줘야 하므로 번거롭다
  • 실제로 Executors 내부의 정적 팩터리 메서드들 중 몇몇은 ThreadPoolExecutor에 속성을 세팅한 후 반환한다

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
            60L, TimeUnit.SECONDS,
            new SynchronousQueue<Runnable>());
}

 

fork-join 태스크

• 자바 7부터 실행자 프레임워크는 포크-조인(fork-join) 태스크를 지원한다
• fork-join 태스크는 ForkJoinPool이라는 ExecutorService가 실행해준다(이 실행자 서비스의 생성 또한 Executors 클래스에서 지원해준다)
• fork-join 태스크(ForkJoinTask의 인스턴스)는 작은 하위 태스크로 나뉠 수 있고, ForkJoinPool을 구성하는 스레드들이 이 태스크들을 처리하며, 일을 먼저 끝내는 스레드는 다른 스레드의 남은 태스크를 가져와 대신 처리할 수도 있다
  • 즉, CPU를 최대한 활용한다
  • ForkJoinPool을 이용해 만든 병렬 스트림(아이템 48)을 이용하면 이러한 작업을 쉽게 수행할 수 있다

 

스레드풀 동작원리

https://jenkov.com/tutorials/java-concurrency/thread-pools.html

• 태스크가 들어오면 스레드가 바로 태스크를 수행하는 것이 아니라 작업 큐에 담는다
  • 태스크에는 Runnable과 Callable이 존재한다
  • Callable은 Runnable과 유사하지만 값을 반환하고 임의의 예외를 던질 수 있다
• 스레드풀에 존재하는 스레드 중 작업을 마친 스레드들이 작업 큐에 담긴 태스크를 수행한다
• 링크를 통해 위 동작을 구현하는 과정을 확인할 수 있다