자바 - 스레드 풀

안녕하세요, 미래의 자바 개발자 여러분! 오늘은 자바 프로그래밍의 흥미로운 세계, 스레드 풀에 대해 빠르게 몰아넣어보겠습니다. 프로그래밍에 새로운 사람이라도 걱정하지 마세요; 저는 수년간 교육하면서 수많은 학생들을 이 개념을 단계별로 안내해주었기 때문에, 여러분도 그럭저럭 이해할 수 있을 거예요. 그럼, 커피 한杯을 마셔보세요(아니면 차라도 좋죠), 시작해보죠!

Java - Thread Pools

스레드 풀이란 무엇인가요?

배달의 랜덤한 레스토랑을 상상해보세요. 새로운 고객이 들어오면 매번 새로운 웨이터를 고용하는 것 같죠. 하지만 그건 혼란스럽고 비쌈! 대신, 고정된 수의 웨이터들이 여러 고객을 서비스해준다는 것이 스레드 풀의 기본 개념이에요.

스레드 풀은 사전에 인스턴스화된 재사용 가능한 스레드들의 그룹으로, 작업을 수행할 수 있습니다. 새로운 스레드를 매 작업마다 만드는 것보다는, 기존의 스레드 풀을 사용하여 작업을 실행하는 것이라고 볼 수 있죠.

자바에서 왜 스레드 풀을 사용하나요?

"스레드 풀을 쓰는 이유가 무엇인가요? 새로운 스레드를 필요할 때마다 만들면 안 될까요?"라고 궁금할 수도 있죠. 그럼, 저의 교육 경험 중的一则 이야기를 들려드릴게요.

한때, 한 학생이 그의 애플리케이션에서 매 작업마다 새로운 스레드를 만들려 했어요. 그의 프로그램은 작은 입력에는 잘 동작했지만, 큰 데이터셋을 처리할 때 컴퓨터가 거의 쓰러질 뻔했어요! 그럴 때, 저는 그를 스레드 풀에 대해 소개했어요.

스레드 풀을 사용하는 몇 가지 주요 이유는 다음과 같아요:

향상된 성능: 스레드를 생성하고 파괴하는 것은 비쌈. 스레드 풀은 스레드를 재사용하여 오버헤드를 절감합니다.
리소스 관리: 동시에 실행할 수 있는 최대 스레드 수를 제어할 수 있습니다.
향상된 반응성: 작업은 이미 실행 중인 스레드에 의해 즉시 실행될 수 있습니다.

자바에서 스레드 풀 생성하기

자바는 Executors 클래스를 통해 여러 가지 방법으로 스레드 풀을 생성할 수 있게 해줍니다. 세 가지一般的 방법을 살펴보죠:

1. newFixedThreadPool() 메서드를 사용하여 스레드 풀 생성하기

이 메서드는 고정된 수의 스레드로 스레드 풀을 생성합니다. 예제를 살펴보죠:

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class FixedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
executor.execute(worker);
}

executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
}
System.out.println("모든 스레드를 완료했습니다");
}
}

class WorkerThread implements Runnable {
private String message;

public WorkerThread(String s) {
this.message = s;
}

public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (시작) 메시지 = " + message);
processMessage();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (종료)");
}

private void processMessage() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

이 예제에서는 5개의 스레드로 고정된 스레드 풀을 생성합니다. 그런 다음 10개의 작업을 이 풀에 제출합니다. 풀은 5개의 스레드를 사용하여 10개의 작업을 실행하며, 스레드가 사용 가능해질 때마다 재사용합니다.

2. newCachedThreadPool() 메서드를 사용하여 스레드 풀 생성하기

이 메서드는 필요할 때 새로운 스레드를 생성하지만, 사용 가능한 경우 이전에 생성된 스레드를 재사용하는 스레드 풀을 생성합니다. 어떻게 동작하는지 살펴보죠:

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CachedThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
executor.execute(new Task());
}

executor.shutdown();
}
}

class Task implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("스레드 이름: " + Thread.currentThread().getName());
}
}

이 예제에서는 캐시된 스레드 풀을 생성하고 100개의 작업을 제출합니다. 풀은 필요할 때 새로운 스레드를 생성하고 가능하면 재사용합니다.

3. newScheduledThreadPool() 메서드를 사용하여 스레드 풀 생성하기

이 메서드는 주어진 지연 후에 명령을 실행하거나, 주기적으로 실행할 수 있는 스레드 풀을 생성합니다. 예제를 살펴보죠:

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledThreadPoolExample {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);

Runnable task = () -> System.out.println("작업 실행 시간: " + System.nanoTime());

executor.scheduleAtFixedRate(task, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);
}
}

이 예제에서는 1개의 스레드로 예약된 스레드 풀을 생성하고, 매 2초마다 작업을 예약합니다.

ExecutorService의 메서드

ExecutorService 인터페이스의 중요한 메서드들을 표로 정리해보죠:

메서드	설명
`execute(Runnable)`	향후에 주어진 명령을 실행합니다
`submit(Callable)`	실행할 값 반환 태스크를 제출하고 Future를 반환합니다
`shutdown()`	이전에 제출된 작업이 실행되지만 새로운 작업은 받지 않는 체계적 종료를 시작합니다
`shutdownNow()`	활성화된 작업을 모두 중단하고 대기 중인 작업의 처리를 중단합니다
`isShutdown()`	이 실행자가 종료되었는지 여부를 반환합니다
`isTerminated()`	종료 후 모든 작업이 완료되었는지 여부를 반환합니다

결론

그렇게, 여러분! 자바의 스레드 풀에 대해 이해하고, 다양한 방법으로 생성하고 사용하는 여정을 마쳤습니다. 여러분의 자산을 효율적으로 관리하는 데 도움이 되는 것이라는 점을 기억해주세요.

저는 수년간 교육하면서 학생들이 기본적인 스레드 개념부터 복잡하고 효율적인 멀티스레드 애플리케이션을 구축하는 과정을见证했습니다. 연습과 인내심을 가지고, 여러분도 그곳에 도달할 거예요!

자바 여정을 계속하면서 탐구하고 실험해보세요. 스레드 풀은 자바에서 동시 프로그래밍에 사용할 수 있는 많은 도구 중 하나입니다. 코딩을 즐겁게, 여러분의 스레드가 항상 효율적으로 풀리길 바랍니다!

Credits: Image by storyset