[week5][희동] - 5주차 (#32)

Author: ruthetum

Diff for: heedong/README.md

@@ -5,4 +5,4 @@
 | 2주차 | • [volatile](./volatile.md)<br>• [synchronized](./synchronized.md)<br>• [concurrent.Lock](./concurrentLock.md)                          |
 | 3주차 | • [생산 소비자 문제](bounded-buffer.md)                                                                                                        |
 | 4주차 | • [CAS(Compare-And-Swap)](cas.md)<br>• [동시성 컬렉션](concurrent-collection.md)                                                              |
-| 5주차 |                                                                                                                                         |
+| 5주차 | • [Executor 프레임워크](executor.md)                                                                                                                                        |

Diff for: heedong/executor.md

@@ -0,0 +1,174 @@
+# 스레드 풀과 Executor 프레임워크
+
+## 스레드를 직접 사용할 때의 문제점
+1. 스레드 생성 시간으로 인한 성능 문제
+   - 메모리 할당 (스레드 별 스택 메모리)
+   - OS 자원/스케줄러 활용 (시스템 콜 및 스케줄링에 따른 오버헤드)
+2. 스레드 관리 문제
+   - 시스템이 유지될 수 있는 최대 스레드의 수 까지만 제어해야 함
+3. `Runnable` 인터페이스의 불편함
+   - 반환 값이 없고, 예외 처리가 불편함
+
+<br> 
+
+## Executor 프레임워크 
+자바의 Executor 프레임워크는 멀티스레딩 및 병렬 처리를 쉽게 사용할 수 있도록 돕는 기능의 모음
+
+`ExecutorService` 인터페이스의 기본 구현체는 `ThreadPoolExecutor`
+
+```java
+class ExecutorTest {
+    
+    private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
+    
+    void doSomething() {
+        executor.submit(() -> {
+            // task
+        });
+    }
+}
+```
+
+`ExecutorService`는 `execute()` 메서드와 `submit()` 메서드 모두 호출이 가능
+- `execute()` 메서드는 `Executor` 인터페이스의 구현
+- `submit()` 메서드는 `ExecutorService` 인터페이스의 구현
+
+차이점은 `execute()` 메서드는 `Runnable` 인터페이스를 구현한 객체만 인자로 받아 스레드 풀에 작업을 넣어줌
+
+`submit()` 메서드는 `Runnable` 또는 `Callable` 인터페이스를 구현한 객체도 인자로 받아 스레드 풀에 작업을 넣어줌
+
+또한 `submit()` 메서드는 `Future` 객체를 반환해줌 (`execute()` 메서드는 리턴 값을 반환하지 않음)
+- `Future` 객체는 작업의 상태를 확인하거나 작업의 결과를 가져올 수 있음
+
+<br>
+
+### Runnable vs Callable
+`Runnable` 인터페이스는 `void` 타입의 `run()` 메서드를 가지고 있음
+```java
+package java.lang;
+
+@FunctionalInterface
+public interface Runnable {
+    void run();
+}
+```
+
+`Callable` 인터페이스는 제네릭 타입 설정을 통해 리턴 값을 반환하는 `call()` 메서드를 가지고 있음
+
+```java
+package java.util.concurrent;
+
+@FunctionalInterface
+public interface Callable<V> {
+    V call() throws Exception;
+}
+
+```
+
+<br>
+
+### Future
+`Future` 는 작업의 미래 결과를 받을 수 있는 객체
+- 비동기적인 작업의 결과를 나타내는 인터페이스
+- `Future` 객체를 통해 작입이 진해될 때 요청 스레드는 대기하지 않고, 다른 작업을 수행할 수 있음
+
+```java
+class ExecutorTest {
+    
+    private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
+    
+    void doSomething() {
+        var future = executor.submit(() -> {
+            // task
+        });
+        
+        val result = future.get();
+    }
+}
+```
+
+`future.get()` 을 호출했을 때
+- **Future가 완료 상태**: `Future` 가 완료 상태면 `Future` 에 결과도 포함되어 있음
+  - 이 경우 요청 스레드는 대기하지 않고, 값을 즉시 반환받을 수 있음
+- **Future가 완료 상태가 아님**: `task` 가 아직 수행되지 않았거나 또는 수행 중
+  - 이 때는 어쩔 수 없이 요청 스레드가 결과를 받기 위해 대기해야 함
+  - 요청 스레드가 마치 락을 얻을 때처럼 결과를 얻기 위해 대기
+
+<br>
+
+### 종료 메서드
+`void shutdown()`
+- 새로운 작업을 받지 않고, 이미 제출된 작업을 모두 완료한 후에 종료
+- 논 블로킹 동작 (이 메서드를 호출한 스레드는 대기하지 않고 즉시 다음 코드를 호출)
+
+
+`List<Runnable> shutdownNow()`
+- 실행 중인 작업을 중단하고, 대기 중인 작업을 반환하며 즉시 종료
+- 실행 중인 작업을 중단하기 위해 인터럽트를 발생
+- 논 블로킹 동작
+
+
+`close()`
+- 자바 19부터 지원하는 서비즈 종료 메서드
+- `shutdown()` 을 호출하고, 하루(1일)를 기다려도 작업이 완료되지 않으면 `shutdownNow()` 를 호출
+- 호출한 스레드에 인터럽트가 발생해도 `shutdownNow()` 를 호출한다.
+
+```java
+default void close() {
+    boolean terminated = isTerminated();
+    if (!terminated) {
+        shutdown();
+        boolean interrupted = false;
+        while (!terminated) {
+            try {
+                terminated = awaitTermination(1L, TimeUnit.DAYS);
+            } catch (InterruptedException e) {
+                if (!interrupted) {
+                    shutdownNow();
+                    interrupted = true;
+                }
+            }
+        }
+        if (interrupted) {
+            Thread.currentThread().interrupt();
+        }
+    }
+}
+```
+
+<br>
+
+## Executor 스레드 풀 관리
+### 속성
+```java
+public ThreadPoolExecutor(
+    int corePoolSize,
+    int maximumPoolSize,
+    long keepAliveTime,
+    TimeUnit unit,
+    BlockingQueue<Runnable> workQueue
+) {
+    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
+}
+```
+
+`ExecutorService` 의 기본 구현체인 `ThreadPoolExecutor` 의 생성자는 아래 속성을 사용
+- `corePoolSize` : 스레드 풀에서 관리되는 기본 스레드의 수
+- `maximumPoolSize` : 스레드 풀에서 관리되는 최대 스레드 수
+- `keepAliveTime` , `TimeUnit unit` : 기본 스레드 수를 초과해서 만들어진 초과 스레드가 생존할 수 있는 대기 시간, 이 시간 동안 처리할 작업이 없다면 초과 스레드는 제거
+- `BlockingQueue workQueue` : 작업을 보관할 블로킹 큐
+
+<br>
+
+### Pool 생성 전략
+- 고정 스레드 풀 전략
+  - **newFixedThreadPool(nThreads)**
+  - 트래픽이 일정하고, 시스템 안전성이 가장 중요
+- 캐시 스레드 풀 전략
+  - **newCachedThreadPool()**
+  - 일반적인 성장하는 서비스
+- 사용자 정의 풀 전략
+  - **ThreadPoolExecutor(...)**
+  - 다양한 상황에 대응
+
+대부분의 서비스는 트래픽이 어느정도 예측 가능하므로 일반적인 상황이라면 고정 스레드 풀 전략이나, 캐시 스레드 풀 전략을 사용하면 충분