[Kotlin/코틀린 코루틴의 정석] 1장. 스레드 기반 작업의 한계와 코루틴의 등장

JVM 프로세스와 스레드

애플리케이션이 실행되는 과정

1. JVM이 프로세스 시작
2. 메인 스레드 생성
3. `main` 함수 내부의 코드들을 수행
4. `main` 함수 내부의 코드가 모두 실행되면 애플리케이션 종료

💡 JVM 프로세스는 기본적으로 메인 스레드를 단일 스레드로 해서 실행되며 메인 스레드가 종료되면 종료됨

 

단일 스레드의 한계와 멀티 스레드 프로그래밍

단일 스레드의 한계

• 해야 할 작업이 다른 작업에 의해 방해받거나 작업 속도가 느려질 수 있음 → 응답성의 문제

멀티 스레드 프로그래밍

• 병렬 처리(Parallel Processing)
• 스레드를 여러개 사용해 작업을 처리하는 프로그래밍 기법
• 메인 스레드에 오래 걸리는 작업이 요청됐을 때, 이 작업을 백그라운드 스레드에서 처리하도록 함
• ✔️ 작은 작업 간에 독립성이 있을 때에만 병렬 실행이 가능!

 

스레드, 스레드풀을 사용한 멀티 스레드 프로그래밍

Thread 클래스

Thread 클래스 사용

class ExampleThread: Thread() {
	override fun run() {
		// TO DO SOMETHING
	}
}

• Thread 클래스를 상속하는 클래스 생성
• 메인 스레드와의 관계
  1. 메인 스레드 시작
  2. 새로운 스레드 시작
  3. 메인스레드 종료
  4. 새로운 스레드 종료(메인 스레드보다 처리 시간이 길 경우)
  5. 프로세스 종료

🔎 사용자 스레드와 데몬 스레드

• 사용자 스레드: 우선도가 높은 스레드 / 데몬 스레드: 우선도가 낮은 스레드
• 우선도가 높은 사용자 스레드가 모두 종료될 때 JVM 프로세스 종료
• 사용자 및 메인 스레드가 종료될 경우, 데몬 스레드는 실행 중에 강제 종료 된다. → 정상 종료

🔎  thread 함수 사용하기

fun main() {
	thread(isDaemon=false){
		// TO DO SOME PARALLEL THING
	}
}

• `thread(){}` : 새로운 스레드에서 실행해야하는 작업이 있을 때마다 Thread 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 만들 필요가 없음

Thread 클래스의 한계

1. 생성 비용이 비싼 스레드 → 성능 이슈
2. 생성, 관리에 대한 책임이 개발자에게 있음 → 프로그램 복잡성 증가 및 메모리 누수 가능성

 

Executor 프레임워크를 통해 스레드풀 사용하기

• 스레드풀을 관리하고 사용자로부터 요청받은 작업을 각 스레드에 할당하는 시스템
• 스레드풀에 속한 스레드의 생성과 관리 및 작업 분배에 대한 책임을 담당 → 개발자가 직접 관리하지 않아도 됨

Executor Service

• 스레드풀을 관리하는 객체
• Blocking Queue (작업 대기열) : 할당 받은 작업을 적재
• Thread Pool (스레드 풀): 작업을 수행하는 스레드의 집합

fun main() {
	val executorService: ExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(2)
	executorService.submit {	// Executor Service에 작업 제출
		...	
	}
}

의의와 한계

• 개발자가 더 이상 스레드를 직접 관리하지 않고 스레드의 재사용을 편하게 할 수 있도록 만들어줌
• `Thread Blocking`
  • 스레드가 아무것도 하지 못하고 사용될 수 없는 상태
  • 높은 가격으로 인해 사용될 수 없는 상태에 놓이는 것이 반복되면 애플리케이션의 성능 저하 초래
  • 제출한 작업에서 결과(Future 객체)를 전달받기까지 스레드 블로킹이 발생

 

기존 멀티 스레드 프로그래밍의 한계와 코루틴

기존 멀티 스레드 프로그래밍의 한계

• 스레드 블로킹: 스레드라는 비싼 자원을 사용할 수 없게 만듦 → 성능에 치명적
• 작업 간의 종속성이 복잡해질수록 스레드 블로킹 발생 확률이 높음

코루틴의 스레드 블로킹 문제 해결

• 코루틴: 스레드에서 작업 실행 도중 일시 중단할 수 있는 작업 단위

동작 방식

1. 코루틴 작업 일시 중단: 코루틴 1 수행 도중 코루틴 2 결과 필요 (일시 중단)
2. 더이상 스레드 사용이 필요하지 않음 → 스레드의 사용 권한을 양보
3. 양보된 스레드는 다른 작업을 실행: 코루틴 3 수행
4. 재게 시점에 다시 스레드에 할당되어 실행: 코루틴 1 마저 수행

장점

• 코루틴이 스레드를 사용하지 않을 때, 스레드 사용 권한을 양보하는 방식으로 스레드 사용을 최적화 하고 스레드가 블로킹되는 상황을 방지
• 스레드에 비해 생성과 전환 비용이 적게 들고, 스레드에 자유롭게 뗐다 붙였다 할 수 있음 → 작업을 생성하고 전환하는 데 필요한 리소스와 시간이 매우 줄어듦 (경량 스레드)
• 스레드 블로킹 없이 비동기적으로 작업을 처리할 수 있음 → 애플리케이션 응답성 향상

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http://www.acornpub.co.kr/book/kotlin-coroutines

코틀린 코루틴의 정석

🌟후기🌟

Spring Boot - Kotlin 사용하는 환경에서 코루틴에 대한 더 깊은 지식이 필요해 찾다 발견한 책. 
한국인 저자 분이어서 그런지 전반적으로 이해하기 굉장히 쉽게 되어있고,
기존 코틀린 책에서는 쉽게 다뤄지지 않는 더 딥한 코루틴 기능까지 알 수 있음.
(지금까지 읽은 기술서 중 실무에서 가장 잘 쓰고 있는 책...가장 술술 읽힌 책...👍)
SpringBoot-Kotlin 환경에서 코루틴을 더 공부하고 싶다면 정말 강추 필수 필수 👍🔥👍🔥👍🔥👍🔥👍🔥