동기
동기 작업은 하나의 작업이 완료될 때까지 다른 작업을 대기하는 방식입니다. 즉, 현재 작업이 끝나야만 다음 작업이 시작됩니다. 작업이 순차적으로 실행되며, 작업 간에 의존성이 있는 경우에 주로 사용됩니다. 데이터베이스 트랜잭션, 파일 읽기/쓰기 작업, 연속적인 계산 작업 등등에 사용합니다.
public class Main {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("작업 1 시작");
task1();
System.out.println("작업 2 시작");
}
public static void task1() throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000); // 2초 대기
System.out.println("작업 1 완료");
}
}작업 1 시작
작업 1 완료
작업 2 시작
- 쓰레드 1이 순차적으로 모든 작업을 수행한다.
비동기
비동기 작업은 하나의 작업이 완료되지 않아도 다른 작업을 동시에 진행할 수 있는 방식입니다. 각 작업은 독립적으로 수행됩니다. 작업이 병렬적으로 실행되며, 시스템 자원을 효율적으로 사용하고 응답 시간을 단축할 수 있습니다. 네트워크 요청, 이벤트 기반 프로그래밍 등등 사용합니다.
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("작업 1 시작");
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> task1()); // 비동기 작업
System.out.println("작업 2 시작");
future.join(); // task1이 완료될 때까지 대기
}
public static void task1() {
try {
Thread.sleep(2000); // 2초 대기
}catch (Exception e){
System.out.println(e);
}
System.out.println("작업 1 완료");
}
}작업 1 시작
작업 2 시작
작업 1 완료
- 쓰레드 1이 "작업 1"을 시작하고 비동기 작업은 쓰레드 2에서 실행합니다.
- 쓰레드 1는 비동기 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고 다음 작업인 "작업 2"를 시작합니다.
- 비동기 쓰레드 2는 백그라운드에서 2초 동안 대기한 후 "작업 1 완료"를 출력합니다.
블로킹
블로킹 작업은 작업이 완료될 때까지 제어권을 반환하지 않는 방식입니다. 호출한 작업이 끝날 때까지 호출한 쓰레드는 멈춥니다. 작업이 완료될 때까지 다른 작업을 수행할 수 없으며, 리소스 낭비가 발생할 수 있습니다. 간단하고 직관적인 구현이 가능하지만 성능이 저하될 수 있습니다. 파일 I/O, 소켓 I/O 등등 사용합니다.
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("네트워크 요청 시작");
blockingTask(); // 블로킹 작업
System.out.println("작업 1 시작");
}
public static void blockingTask() throws IOException {
URL url = new URL("https://www.example.com");
HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
connection.connect(); // 외부 연결
System.out.println("네트워크 요청 완료");
}네트워크 요청 시작
네트워크 요청 완료
작업 1 시작
- 쓰레드 1에서 네트워크 요청을 보냅니다. 해당 작업이 완료가 될 때까지 쓰레드 1은 블로킹 상태에 있습니다.
- 응답을 받으면 작업 1을 시작합니다.
논블로킹
논블로킹 작업은 작업이 완료되지 않아도 제어권을 즉시 반환하는 방식입니다. 호출한 작업이 완료되지 않아도 호출한 쓰레드는 멈추지 않고 다른 작업을 계속 진행합니다. 작업을 요청한 후 바로 제어권을 반환하여 다른 작업을 수행할 수 있으며, 작업이 완료되면 별도의 콜백 함수나 이벤트를 통해 결과를 처리합니다. 네트워크 서버, 이벤트 드리븐 시스템, 논블로킹 I/O, 멀티스레드 환경에서의 동시성 제어 등등 사용합니다.
public static void main(String[] args) {
System.out.println("네트워크 요청 시작");
CompletableFuture<HttpResponse<String>> response = nonBlockingTask(); // 논블로킹 작업
System.out.println("다른 작업 시작");
response.join();
}
public static CompletableFuture<HttpResponse<String>> nonBlockingTask() {
HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
.uri(URI.create("https://www.example.com"))
.build();
CompletableFuture<HttpResponse<String>> response = client.sendAsync(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
response.thenAccept(res -> {
System.out.println(res.body());
System.out.println("네트워크 요청 완료");
});
return response;
}
네트워크 요청 시작
다른 작업 시작
<!doctype html> <html> <head> <title>Example Domain</title> <meta charset="utf-8" /> <meta http-equiv="Content-type" content="text/html; charset=utf-8" /> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" /> <style type="text/css"> body { background-color: #f0f0f2; margin: 0; padding: 0; font-family: -apple-system, system-ui, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", "Open Sans", "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif; } div { width: 600px; margin: 5em auto; padding: 2em; background-color: #fdfdff; border-radius: 0.5em; box-shadow: 2px 3px 7px 2px rgba(0,0,0,0.02); } a:link, a:visited { color: #38488f; text-decoration: none; } @media (max-width: 700px) { div { margin: 0 auto; width: auto; } } </style> </head> <body> <div> <h1>Example Domain</h1> <p>This domain is for use in illustrative examples in documents. You may use this domain in literature without prior coordination or asking for permission.</p> <p><a href="https://www.iana.org/domains/example">More information...</a></p> </div> </body> </html>
네트워크 요청 완료
- 쓰레드 1에서 "네트워크 요청 시작" 출력합니다.
- nonBlockingTask 메서드를 호출하여 비동기로 쓰레드 2에서 네트워크 요청을 보냅니다.
- 쓰레드 1은 네트워크 요청이 완료될 때까지 기다리지 않고 즉시 다음 명령으로 이동하여 "작업 1 시작"을 출력합니다.
- 비동기 쓰레드 2는 백그라운드에서 네트워크 요청을 처리하고, 요청이 완료되면 콜백 메서드(thenAccept)를 실행하여 응답을 출력합니다.
동기, 비동기, 블로킹, 논블로킹 조합
위의 사진처럼 처리가 가능합니다.
프로젝트를 하면서 느낀 점은 해당 조합을 적절히 사용하면 성능이 향상된다는 점입니다.
실제로 결제 시스템에 외부 API 사용할떄 동기적이고 블로킹 방식 을 사용하여 개발한적이 있습니다.
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