[Java] ThreadPoolExecutor란? 주요 기능, 사용예시, 장점, 동작 방식

ThreadPoolExecutor란?

ThreadPoolExecutor는 Java에서 스레드 풀을 관리하는 강력한 클래스로, 많은 양의 스레드를 효율적으로 관리하고 실행하는 데 사용됩니다. ThreadPoolExecutor는 java.util.concurrent 패키지에 포함되어 있으며, 다양한 설정 옵션을 제공하여 스레드 풀의 동작을 제어할 수 있습니다. 이를 통해 시스템 자원을 보다 효율적으로 사용하고, 성능을 최적화할 수 있습니다.

ThreadPoolExecutor의 주요 기능

1. 스레드 풀 관리:
   • ThreadPoolExecutor는 여러 스레드를 생성, 재사용, 종료하는 작업을 관리합니다.
   • 스레드가 작업을 완료하면 풀로 반환되어 다른 작업을 처리할 준비를 합니다.
2. 작업 큐 관리:
   • 스레드 풀이 바쁠 때 새 작업을 대기시키기 위해 큐를 사용합니다.
   • 큐의 크기와 유형은 BlockingQueue 인터페이스를 구현한 다양한 큐 클래스(LinkedBlockingQueue, ArrayBlockingQueue, SynchronousQueue 등) 중에서 선택할 수 있습니다.
3. 스레드 수 조절:
   • corePoolSize와 maximumPoolSize를 설정하여 스레드 풀의 최소 및 최대 스레드 수를 지정할 수 있습니다.
   • keepAliveTime과 TimeUnit을 사용하여 일정 시간 동안 사용되지 않은 스레드를 종료할 수 있습니다.
4. 거부 정책:
   • 작업이 큐에 추가될 수 없거나 모든 스레드가 바쁜 경우 거부 정책을 지정할 수 있습니다.
   • 기본 거부 정책은 RejectedExecutionHandler 인터페이스를 사용하여 정의할 수 있으며, AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardPolicy, DiscardOldestPolicy 등의 기본 구현이 제공됩니다.
     
     

ThreadPoolExecutor 생성 및 사용 예시

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // ThreadPoolExecutor 생성
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                2, // corePoolSize (최소 스레드 개수)
                4, // maximumPoolSize (최대 스레드 개수)
                60L, // keepAliveTime (추가 스레드 유지 시간)
                TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime의 시간 단위
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10) // 작업 큐
        );

        // 작업 제출 예시
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.execute(new Task(i));
        }

        // 스레드 풀 종료
        executor.shutdown();
    }
}

class Task implements Runnable {
    private final int taskId;

    public Task(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Task ID : " + this.taskId + " performed by "
                + Thread.currentThread().getName());
    }
}

 

 

ThreadPoolExecutor의 주요 메서드

• execute(Runnable command): 스레드 풀에 작업을 제출합니다.
• submit(Callable<T> task): 스레드 풀에 작업을 제출하고, 결과를 반환하는 Future 객체를 반환합니다.
• shutdown(): 새로운 작업을 받지 않으며, 이미 제출된 작업을 모두 완료한 후 스레드 풀을 종료합니다.
• shutdownNow(): 실행 중인 작업을 중단하고, 대기 중인 작업을 모두 버리며 즉시 스레드 풀을 종료합니다.
• getPoolSize(): 현재 스레드 풀의 스레드 수를 반환합니다.
• getActiveCount(): 현재 활동 중인 스레드 수를 반환합니다.
• getQueue(): 작업 큐를 반환합니다.
  
  

ThreadPoolExecutor의 장점

• 효율적인 리소스 사용: 스레드 재사용을 통해 스레드 생성과 종료의 오버헤드를 줄이고 시스템 자원을 효율적으로 사용합니다.
• 성능 향상: 동시에 여러 작업을 병렬로 처리하여 응답 시간을 단축하고 성능을 향상시킵니다.
• 유연성: 다양한 설정 옵션을 통해 스레드 풀의 동작을 조정할 수 있습니다.

ThreadPoolExecutor는 자바에서 고성능, 멀티스레드 애플리케이션을 개발하는 데 매우 유용한 도구입니다. 이를 통해 복잡한 스레드 관리 작업을 단순화하고, 시스템의 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

 

동작 방식

ThreadPoolExecutor는 다음과 같은 일반적인 동작을 합니다:

1. 작업 처리:
   • 새 작업이 스레드 풀에 제출되면, 풀은 적절한 작업자 스레드에게 작업을 할당합니다.
   • 만약 현재 스레드 풀 크기가 corePoolSize 이하이고 모든 코어 스레드가 사용 중이지 않다면, 새 스레드가 생성됩니다.
   • 큐에 여유 공간이 없거나 maximumPoolSize에 도달하면, 추가 작업은 거부될 수 있습니다(선택적으로 예외를 던지거나, 특정 정책에 따라 처리될 수 있습니다).
2. 스레드 유지:
   • 작업이 처리된 후, 비즈니스 로직에 따라 스레드는 재사용되거나 종료될 수 있습니다. keepAliveTime 동안 추가 작업이 없으면, corePoolSize 이상의 스레드는 종료될 수 있습니다.
3. 작업 완료 및 결과 처리:
   • 작업이 완료되면, 결과는 Future 객체를 통해 반환될 수 있습니다(만약 작업이 결과를 반환하는 경우).
   • 작업이 예외를 발생시키면, 예외는 해당 작업을 실행한 스레드에서 처리될 수 있습니다.