java.util.concurrent 패키지에는 실행자 프레임워크(Executor Framework)라고 하는 인터페이스 기반의 유연한 태스크 실행 기능이 있다. 이를 이용하면 작업 큐(work queue)를 간단하게 구현할 수 있게 된다. 다음은 작업 큐를 생성하고, 실행자에 실행할 태스크(task, 작업)를 넘기고, 종료시키는 방법이다.
1 2 3 4 5 6 7 8 | // 작업 큐 생성 ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 태스크 넘기기 exec.execute(runnable); // 실행자 종료 exec.shutdown(); | cs |
실행자 서비스의 기능은 이 외에도 많다. 주요 기능으로 특정 태스크, 태스크 모음 중 아무것 하나(invokeAny 메소드) 혹은 모든 태스크(invokeAll 메소드)가 완료되기를 기다리거나, 실행자 서비스가 종료하기를 기다린다(awaitTermination 메소드). 완료된 태스크들의 결과를 차례로 받거나(ExecutorCompletionService 이용), 태스크를 특정 시간에 혹은 주시적으로 실행하게 한다(ScheduledThreadPoolExecutor 이용).
큐를 둘 이상의 스레드가 처리하게 하고 싶다면 간단히 다른 정적 팩토리를 이용하여 다른 종류의 실행자 서비스(스레드 풀)를 생성하면 된다. 스레드 풀의 스레드 개수는 상황에 맞게 설정할 수 있는데, 필요한 대부분은 java.util.concurrent.Executors의 정적 팩토리들을 이용해 생성할 수 있을 것이다. 평범하지 않은 실행자를 원한다면 스레드 풀 동작을 결정하는 거의 모든 속성을 설정할 수 있는 ThreadPoolExecutor 클래스를 직접 사용해도 된다.
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 요청받은 태스크들이 큐에 쌓이지 않고 즉시 스레드에 위임돼 실행되기 때문에 무거운 프로덕션 서버에는 좋지 못하다! CachedThreadPool에서는 요청받은 태스크들이 큐에 쌓이지 않고 즉시 스레드에 위임돼 실행되기 때문에, 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 되는 반면, 실행자 프레임워크에서는 작업 단위와 실행 메커니즘이 분리된다. 작업 단위를 나타내는 핵심 추상 개념이 태스크다. 태스크에는 두 가지가 있는데, 바로 Runnable과 그 사촌인 Callable이다. Callable은 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.
자바 7이 되면서 실행자 프레임워크는 포크-조인(fork-join) 태스크를 지원하도록 확장되었다. 포크-조인 태스크는 포크-조인 풀이라는 특별하 실행자 서비스가 실행해준다. 포크-조인 태스크, 즉 ForkJoinPool을 구성하는 스레드들이 이 태스크들을 처리하며, 일을 먼저 끝낸 스레드는 다른 스레드의 남은 태스크를 가져와 대신 처리할 수도 있다. 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 스트림을 이용하면 적은 노력으로 그 이점을 얻을 수 있다. 물론 포크-조인에 적합한 형태의 작업이어야 한다.
작업 큐를 직접 만들기보단 실행자 프레임워크, 태스크, 스트림을 사용하자. 큐를 둘 이상의 스레드가 처리하게 하고 싶다면 간단히 다른 정적 팩토리를 이용하여 스레드 풀을 생성하면 된다. 그 중 포크-조인 풀을 이용해 만든 병렬 스트림을 이용하면 적은 노력으로 높은 처리량과 낮은 지연시간을 얻을 수 있다.