[JAVA] 더 자바, Java 8 CompletableFuture

 

1️⃣ Concurrent 소프트웨어 란?

동시에 여러 작업을 할 수 있는 소프트웨어 

예) 웹 브라우저로 유튜브를 보면서 키보드로 문서에 타이핑을 할 수 있다. 

예) 녹화를 하면서 IntelliJ로 코딩을 하고 워드에 적어둔 문서를 보고나 수정할 수 있다. 

 

 

2️⃣ 자바에서 지원하는 Concurrent 프로그래밍

: 멀티 프로세싱(ProcessBuilder), 멀티 쓰레드 

 

 

3️⃣ 자바 멀티쓰레드 프로그래밍

Thread/ Runnable

 

- 쓰레드를 생성하는 방법 

Thread 상속받아서 구현 

Runnable 구현 또는 람다

 

- 쓰레드의 주요 기능 

현재 쓰레드 멈춰두기 (sleep) 

다른 쓰레드 깨우기 (interrupt)

다른 쓰레드 기다리기 (join)

 

4️⃣ Executors

: 고수준High-Level Concurrency 프로그래밍 

쓰레드를 만들고 관리하는 작업을 애플리케이션에서 분리 

그런 기능을 executors에게 위임 

-> Runnable같은건 low-level이라고함.. 

 

Executor Service란 병렬 작업 시 여러 개의 작업을 효율적으로 처리하기 위해 제공되는 라이브러리 

Java에서 쓰레드풀을 생성해서 사용하고자 할 때 쓰는 유틸 클래스 

ExecutorService에 Task만 지정해주면 친절하게 알아서 ThreadPool을 이용해서 Task를 실행하고 관리해준다. 

 

 

5️⃣ Executors가 하는 일

쓰레드 만들기 : 애플리케이션이 사용할 쓰레드 풀을 만들어 관리한다. 

쓰레드 관리 : 쓰레드 생명주기를 관리한다. 

작업 처리 및 실행 : 쓰레드로 실행할 작업을 제공할 수 있는 API를 제공한다. 

 

6️⃣ 주요 인터페이스 

Executors : execute(Runnable)

-> ExecutorService : Executor 상속받은 인터페이스로, Callable도 실행할 수 있으며, Executor를 종료 시키거나, 여러 Callable을 동시에 실행하는 등의 기능을 제공한다. 

 

-> ScheduledExecutorService : ExecutorService를 상속받은 인터페이스로 특정 시간 이후에 또는 주기적으로 작업을 실행할 수 있다. 

 

종류

FixedThreadPool : 고정된 갯수를 가진 쓰레드풀 -> 이를 사용할 때 해당 머신의 cpu 코어수를 기준으로 생성하면 더 좋은 퍼포먼스를 얻을 수 있다. 

CachedThreadPool : 쓰레드를 캐싱하는 쓰레드풀 -> 일정시간 동안 쓰레드를 검사하여 60초 동안 작업이 없으면 pool 에서 제거한다. 

ScheduledThreadPool : 1분에 한번식 임무를 수행시키기 위한 쓰레드풀 

SingleThreadExecutor : 한 개의 쓰레드로 작업을 처리하는 쓰레드풀 

ForkJoin Pool : 큰 업무를 작은 업무로 나누어 배분해서, 일을 한 후에 일을 취합하는 형태 

-> Task의 크기에 따라 분할(fork) 하고 분할된 task가 처리되면 그것을 합쳐 join 리턴해준다. 

 

 

7️⃣ Fork/Join 프레임워크 

ExecutorService의 구현체로 손쉽게 멀티 프로세서를 활용할 수 있게끔 도와준다. 

java에서 쓰레드풀을 생성해서 사용하고자 할 때 쓰는 유틸 클래스 

-> 유틸 클래스란 인스턴스 메서드와 인스턴스 변수를 일절 제공하지 않고, 정적 메서드와 변수만을 제공하는 클래스를 말한다. 

-> 비슷한 기능의 메서드와 상수를 모아서 캡슐화한것이 유틸리티 클래스이다. 

-> 관련된 메서드들끼리 모아서 클래스로 만드는 경우에 중복된 코드가 발생하지 않고 효율적으로 관리할 수 있다. 

 

8️⃣ Callable과 Future

Callable : Runnable과 유사하지만 작업의 결과를 받을 수 있다. 

Future : 비동기적인 작업의 현재 상태를 조회하거나 결과를 가져올 수 있다. 

 

- 결과 가져오기 get

-> submit() : 작업 처리 결과를 받을 수 있도록 Future를 리턴한다. 

submit()는 작업 처리 도중에 예외가 발생하더라도 스레드는 종료되지 않고 다음 작업을 위해 재사용된다. 

-> 블록킹 콜 

-> 타임 아웃(최대한으로 기다릴 시간)을 설정할 수 있다. 

 

❓ Blocking, Non-Blocking 

: Blocking과 Non-Blocking은 동기와 비동기에 의해 발생한다. 

Blocking은 동기적 처리가 되엇을 경우 발생한다. (동기적 처리란 작업을 순서대로 하나씩 처리하는 방식으로 현재 작업이 종료되면 다음 작업이 처리된다.)

-> A 작업을 처리하는 시간이 길어지면 다음 작업인 B가 대기하는 시간이 길어진다. 이때 B는 A 실행이 종료된 이후 호출되는데 B는 A에 의해 Blocking 되었다라고 말할 수 있다.

 

Non-Blocking 은 비동기적 처리가 되었을 때 발생한다. Blocking 과는 반대로 하나의 작업이 종료될 때까지 다음 작업이 대기하는 것이 아니고, 하나의 작업이 실행하는 동시에 다음 작업이 호출된다. 

 

- 작업 상태 확인하기 isDone()  : 작업을 완료 했으면 true, 아니면 false 

- 작업 취소하기 cancle() : 취소 했으면 true, 못했으면 false를 리턴한다. 

-> 파라미터로 true를 전달하면 현재 진행중인 쓰레드를 interrupt 하고, 그렇지 않으면 현재 진행중인 작업이 끝날때까지 기다린다. 

 

- 여러 작업 동시에 실행하기 invokeAll : 동시에 실행한 작업 중에 제일 오래 걸리는 작업 만큼 시간이 걸린다. 

 

- 여러 작업 중에 하나라도 먼저 응답이 오면 끝내기 invokeAny() : 동시에 실행한 작업 중에 제일 짧게 걸리는 작업 만큼 시간이 걸린다. -> 블록킹 콜 

 

 

9️⃣ CompletableFuture

: 자바에서 비동기 프로그래밍을 가능하게 하는 인터페이스 

물론 Future에서 어느정도 비동기 프로그래밍이 가능했지만 안되는 부분들이 꽤 있다. 

• Future를 외부에서 완료 시킬 수 없다. 취소하거나 get에 타임아웃을 설정할 수는 있다.
• 블로킹 코드(get()를 사용하지 않고서는 작업이 끝났을 때 콜백을 실행할 수 없다.)
• 여러 Future를 조합할 수 없다. → Event 정보를 가져온 다음 Event에 참석하는 회원 목록 가져오기
• 예외 처리용 api를 제공하지 않는다.

비동기로 작업 실행하기 

- 리턴값이 없는 경우 runAsync() 

 

- 리턴값이 있는 경우 supplyAsync() 

 

콜백 제공하기

- thenApply(Function) : 리턴값을 받아서 다른 값으로 바꾸는 콜백 

 

- thenAccept(Consumer<T>) : 리턴값을 받아서 다른 작업을 처리하는 콜백 (리턴 없음) 

 

- thenRun(Runnable) : 리턴값 받아 다른 작업을 처리하는 콜백 

-> thenRun 함수는 결과값, return 값 모두 필요 없다면 Runnable 을 매개변수로 받는다. 

 

 

조합하기

thenCompose() : 두 작업이 서로 이어서 실행하도록 조합 

 

thenCombine() : 두 작업을 독립적으로 실행하고 둘 다 종료 했을 때 콜백 실행 

 

allOf() : 여러 작업을 모두 실행하고 모든 작업 결과에 콜백 실행 

anyOf() : 여러 작업 중에 가장 빨리 끝난 하나의 결과에 콜백 실행 

 

예외 처리

exceptionally(Function)

handle(BiFunction)