Item 80: 스레드보다는 실행자, 태스크, 스트림을 애용하라

java.util.concurrent 패키지 - 실행자 프레임워크(Executor Framework),

java.util.concurrent 패키지는 실행자 프레임워크(Executor Framework)라고 하는 인터페이스 기반의 유연한 태스크 실행 기능을 담고 있다.

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/package-summary.html

 

작업 큐를 단 한 줄로 생성할 수 있다.

ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();

 

이 실행자에 실행할 태스크(task; 작업)를 넘기는 방법이다.

exec.execute(runnable);

 

실행자를 우아하게 종료시키는 방법이다(이 작업이 실패하면 VM 자체가 종료되지 않을 것이다).

exec.shutdown();

---

실행자 서비스의 주요 기능,

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ExecutorService.html

• 특정 태스크가 완료되기를 기다린다.

// 코드 79-2 get 메서드
ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();
try {
    exec.submit(() -> s.removeObserver(this)).get();
} catch (ExecutionException | InterruptedException ex) {
    throw new AssertionError(ex);
} finally {
    exec.shutdown();
}

• 태스크 모음 중 아무것 하나(invokeAny 메서드) 혹은 모든 태스크(invokeAll 메서드)가 완료되기를 기다린다.
• 실행자 서비스가 종료하기를 기다린다(awaitTermination 메서드).
• 완료된 태스크들의 결과를 차례로 받는다(ExecutorCompletionService 이용).
  https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ExecutorCompletionService.html
• 태스크를 특정 시간에 혹은 주기적으로 실행하게 한다(ScheduledThreadPoolExecutor 이용).
  https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ScheduledThreadPoolExecutor.html

---

큐를 둘 이상의 스레드가 처리하게 하고 싶다면 간단히 다른 정적 팩터리를 이용하여 다른 종류의 실행자 서비스(스레드 풀)를 생성하면 된다.

 

필요한 실행자 대부분은 java.util.concurrent.Executors의 정적 팩터리들을 이용해 생성할 수 있을 것이다.

스레드 풀의 스레드 개수는 고정할 수도 있고 필요에 따라 늘어나거나 줄어들게 설정할 수도 있다.

 

ThreadPoolExecutor,

평범하지 않은 실행자를 원한다면 ThreadPoolExecutor 클래스를 직접 사용해도 된다.

ThreadPoolExecutor 클래스로는 스레드 풀 동작을 결정하는 거의 모든 속성을 설정할 수 있다.

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ThreadPoolExecutor.html

---

실행자 서비스를 사용하기에 까다로운 애플리케이션도 있다.

 

작은 프로그램이나 가벼운 서버라면 Executors.newCachedThreadPool이 일반적으로 좋은 선택일 것이다.

특별히 설정할 게 없고 일반적인 용도에 적합하게 동작한다.

 

하지만 CachedThreadPool은 무거운 프로덕션 서버에는 좋지 못하다!

CachedThreadPool에서는 요청받은 태스크들이 큐에 쌓이지 않고 즉시 스레드에 위임돼 실행된다.

 

가용한 스레드가 없다면 새로 하나를 생성한다.

서버가 아주 무겁다면 CPU 이용률이 100%로 치닫고, 새로운 태스크가 도착하는 족족 또 다른 스레드를 생성하며 상황을 더욱 악화시킨다.

 

따라서 무거운 프로덕션 서버에서는 스레드 개수를 고정한 Executors.newFixedThreadPool을 선택하거나 완전히 통제할 수 있는 ThreadPoolExecutor를 직접 사용하는 편이 훨씬 낫다.

---

작업 큐를 손수 만드는 일은 삼가야 하고, 스레드를 직접 다루는 것도 일반적으로 삼가야 한다.

 

스레드를 직접 다루면 Thread가 작업 단위와 수행 메커니즘 역할을 모두 수행하게 된다.

반면 실행자 프레임워크에서는 작업 단위와 실행 메커니즘이 분리된다.

 

작업 단위를 나타내는 핵심 추상 개념이 태스크다.

태스크에는 2가지가 있다.

• Runnable(값을 반환하지 않고, 예외를 던질 수 없다.)
• Callable(Runnable과 비슷하지만 값을 반환하고 임의의 예외를 던질 수 있다.)

그리고 태스크를 수행하는 일반적인 메커니즘이 바로 실행자 서비스다.

 

태스크 수행을 실행자 서비스에 맡기면 원하는 태스크 수행 정책을 선택할 수 있고, 생각이 바뀌면 언제든 변경할 수 있다.

핵심은 (컬렉션 프레임워크가 데이터 모음을 담당하듯) 실행자 프레임워크가 작업 수행을 담당해준다는 것이다.

---

포크-조인(fork-join) 태스크,

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ForkJoinTask.html

 

자바 7이 되면서 실행자 프레임워크는 포크-조인(fork-join) 태스크를 지원하도록 확장되었다.

포크-조인 태스크는 포크-조인 풀이라는 특별한 실행자 서비스가 실행해준다.

 

포크-조인 태스크, 즉 ForkJoinTask의 인스턴스는 작은 하위 태스크로 나뉠 수 있고, ForkJoinPool을 구성하는 스레드들이 이 태스크들을 처리하며, 일을 먼저 끝낸 스레드는 다른 스레드의 남은 태스크를 가져와 대신 처리할 수도 있다.

 

이렇게 하여 모든 스레드가 바쁘게 움직여 CPU를 최대한 활용하면서 높은 처리량과 낮은 지연시간을 달성한다.

 

이러한 포크-조인 태스크를 직접 작성하고 튜닝하기란 어려운 일이지만, 포크-조인 풀을 이용해 만든 병렬 스트림(아이템 48)을 이용하면 적은 노력으로 그 이점을 얻을 수 있다.

 

물론 포크-조인에 적합한 형태의 작업이어야 한다.