Java의 프로젝트 Loom: 가상 스레드 및 구조화된 작업을 통한 동시성 혁신

Project Loom은 Java 세계를 뒤흔들고 있으며 이에 대해 제가 배운 내용을 공유하게 되어 기쁩니다. Java에 대한 이 획기적인 추가 기능은 동시 프로그래밍을 보다 쉽고 효율적으로 만드는 것입니다.

Project Loom의 핵심은 가상 스레드를 도입하는 것입니다. 이는 OS 스레드에 직접 매핑되지 않는 경량 스레드이므로 땀을 흘리지 않고도 수백만 개의 스레드를 생성할 수 있습니다. 이는 특히 I/O가 많은 애플리케이션에서 많은 동시 작업을 처리하는 획기적인 기능입니다.

가상 스레드를 생성하고 사용하는 방법을 알아보기 위해 몇 가지 코드를 살펴보겠습니다.

Runnable task = () -> {
    System.out.println("Hello from a virtual thread!");
};

Thread vThread = Thread.startVirtualThread(task);
vThread.join();

정말 간단해요! 일반 스레드와 마찬가지로 가상 스레드를 생성할 수 있지만 훨씬 더 리소스 효율적입니다.

Loom의 가장 멋진 점 중 하나는 구조화된 동시성입니다. 이 개념은 관련 작업의 수명주기를 보다 쉽게 ​​관리하는 데 도움이 됩니다. 예는 다음과 같습니다.

try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
    Future<String> user = scope.fork(() -> fetchUser());
    Future<List<Order>> orders = scope.fork(() -> fetchOrders());

    scope.join();
    scope.throwIfFailed();

    processUserAndOrders(user.resultNow(), orders.resultNow());
}

이 코드에서는 StructuredTaskScope를 사용하여 두 가지 관련 작업을 관리합니다. 두 작업 중 하나라도 실패하면 범위는 모든 작업을 종료합니다. 이렇게 하면 오류 처리 및 취소가 훨씬 더 깔끔해집니다.

이제 이러한 새로운 기능을 사용하기 위해 기존 코드를 리팩터링하는 방법이 궁금할 것입니다. 좋은 소식은 많은 경우 매우 간단하다는 것입니다. ExecutorService를 사용하는 경우 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()로 대체할 수 있는 경우가 많습니다. 이는 플랫폼 스레드 대신 가상 스레드를 사용하여 최소한의 코드 변경으로 더 나은 확장성을 제공합니다.

Loom은 전통적인 동시성 패턴에 대한 우리의 생각도 바꾸고 있습니다. 예를 들어, 수백만 개의 가상 스레드를 생성할 수 있으면 기존 스레드 풀 패턴의 필요성이 줄어듭니다. 제한된 스레드 풀을 주의 깊게 관리하는 대신 각 작업에 대해 새로운 가상 스레드를 생성할 수 있습니다.

Loom이 처리량이 많은 시나리오에서 어떻게 도움이 될 수 있는지 알아보기 위해 좀 더 복잡한 예를 살펴보겠습니다.

public class WebServer {
    public void handleRequests(int port) throws IOException {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                Thread.startVirtualThread(() -> handleConnection(socket));
            }
        }
    }

    private void handleConnection(Socket socket) {
        try (socket;
             var in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             var out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {

            String request = in.readLine();
            String response = processRequest(request);
            out.println(response);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private String processRequest(String request) {
        // Simulate some processing time
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
        return "Response to: " + request;
    }
}

이 예에서는 많은 동시 연결을 처리할 수 있는 간단한 웹 서버를 만듭니다. 각 연결은 자체 가상 스레드에서 처리되므로 스레드 오버헤드에 대한 걱정 없이 많은 수의 동시 연결로 확장할 수 있습니다.

한 가지 명심해야 할 점은 가상 스레드는 I/O 바인딩 작업에는 적합하지만 CPU 바인딩 작업에는 아무런 이점도 제공하지 않는다는 것입니다. 애플리케이션이 CPU에 바인딩되어 있는 경우에도 사용 가능한 CPU 코어 수로 동시성을 제한하고 싶을 것입니다.

Project Loom에서는 가상 스레드를 활성화하는 기본 메커니즘인 연속성 개념도 도입합니다. 일반적으로 연속 작업을 직접 사용하지는 않지만 이를 이해하면 가상 스레드가 내부적으로 어떻게 작동하는지 파악하는 데 도움이 됩니다.

Loom을 도입하면서 성능 최적화 전략 중 일부를 다시 생각해 보아야 합니다. 예를 들어, 가상 스레드를 사용하면 새 연결을 만드는 것이 더 저렴해지기 때문에 연결 풀링의 필요성이 줄어들 수 있습니다.

Loom이 java.util.concurrent 패키지의 모든 것을 대체하지는 않는다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 많은 동기화 기본 요소와 동시 데이터 구조는 여전히 가치가 있으며 가상 스레드와 잘 작동합니다.

Project Loom은 아직 개발 중이며 최종 릴리스 전에 일부 API가 변경될 수 있습니다. 그러나 핵심 개념은 안정적이므로 이제 Java의 미리보기 빌드를 사용하여 실험을 시작할 수 있습니다.

결론적으로, Project Loom은 Java의 동시 프로그래밍에 혁명을 일으킬 것입니다. 확장 가능하고 효율적인 동시 코드 작성을 더 쉽게 만들어 Loom은 고성능 애플리케이션 구축을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 웹 서비스, 데이터 처리 파이프라인, 기타 동시 시스템 작업을 하든 Loom은 뭔가를 제공할 수 있습니다. Java 개발자로서 우리는 흥미롭고 새로운 동시성 시대를 맞이하고 있으며 이러한 새로운 도구를 사용하여 무엇을 구축할지 무척 기대됩니다.

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