비동기 프로그래밍과 스프링 부트 3

 

스프링 부트 3은 최신 자바 기술과 스프링 프레임워크를 기반으로 비동기 프로그래밍의 강력한 도구를 제공합니다. 특히, 비동기 처리는 높은 성능과 확장성을 필요로 하는 현대 애플리케이션에서 필수적인 요소로 자리 잡았습니다. 이 글에서는 비동기 프로그래밍의 개념, 스프링 부트 3에서 이를 구현하는 방법, 그리고 실무에서 활용 가능한 세 가지 예시를 통해 이해를 돕고자 합니다.

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1. 비동기 프로그래밍이란?

비동기 프로그래밍은 프로그램이 특정 작업을 기다리지 않고 다음 작업을 진행할 수 있도록 하는 프로그래밍 방식입니다.

비동기의 주요 특징:

1. 논블로킹(Non-blocking): 실행 중인 작업이 완료될 때까지 대기하지 않고 다른 작업을 계속 처리합니다.
2. 효율성: 자원을 효율적으로 사용하여 많은 작업을 동시에 처리할 수 있습니다.
3. 확장성: 고부하 환경에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.

예를 들어, 웹 애플리케이션에서 API 호출이나 데이터베이스 쿼리와 같은 작업은 완료까지 시간이 걸리기 때문에 비동기로 처리하면 전체 응답 속도를 향상시킬 수 있습니다.

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2. 스프링 부트 3에서 비동기 프로그래밍

스프링 부트 3은 자바의 CompletableFuture, 프로젝트 리액터(Reactor), 그리고 스프링의 비동기 애너테이션을 통해 비동기 처리를 간단히 구현할 수 있습니다.

주요 비동기 도구 및 기술:

1. @Async 애너테이션
   스프링에서 제공하는 간단한 비동기 처리 방식입니다. 메서드에 붙이면 별도의 쓰레드 풀에서 작업을 실행합니다.
2. Reactor 기반의 리액티브 프로그래밍
   Mono와 Flux를 활용하여 리액티브 스트림을 구현하며, 스프링 WebFlux와 함께 비동기 웹 애플리케이션을 설계할 때 유용합니다.
3. CompletableFuture
   자바 표준 라이브러리에서 제공하는 비동기 처리 객체로, 복잡한 비동기 작업의 조합을 쉽게 구현할 수 있습니다.

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3. 비동기 프로그래밍의 예시

예시 1: @Async를 이용한 비동기 메서드

비동기 메서드를 구현하려면 @EnableAsync 설정이 필요합니다.

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
    @Bean
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(5);
        executor.setMaxPoolSize(10);
        executor.setQueueCapacity(25);
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

비동기 메서드 구현:

@Service
public class AsyncService {
    @Async
    public CompletableFuture<String> processTask() {
        try {
            Thread.sleep(3000); // 3초 대기
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return CompletableFuture.completedFuture("작업 완료");
    }
}

비동기 호출:

@RestController
public class AsyncController {
    @Autowired
    private AsyncService asyncService;

    @GetMapping("/async")
    public CompletableFuture<String> getAsyncResponse() {
        return asyncService.processTask();
    }
}

결과적으로, /async 엔드포인트를 호출하면 3초 후에 "작업 완료" 응답이 반환되며, 서버는 다른 작업을 동시에 처리할 수 있습니다.

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예시 2: WebClient와 리액티브 비동기 처리

스프링 WebFlux의 WebClient를 사용하여 외부 API를 호출합니다.

@RestController
public class WebClientController {
    private final WebClient webClient = WebClient.create();

    @GetMapping("/reactive")
    public Mono getReactiveResponse() {
        return webClient.get()
                        .uri("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1")
                        .retrieve()
                        .bodyToMono(String.class);
    }
}

여기서 Mono는 단일 결과를 처리하는 비동기 객체로, 호출 완료 시 자동으로 응답을 반환합니다.

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예시 3: CompletableFuture로 병렬 작업 처리

두 가지 독립적인 작업을 병렬로 처리한 후 결과를 조합합니다.

@Service
public class ParallelService {
    public CompletableFuture<Integer> task1() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) {}
            return 10;
        });
    }

    public CompletableFuture<Integer> task2() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) {}
            return 20;
        });
    }
}

결과 조합:

@RestController
public class ParallelController {
    @Autowired
    private ParallelService parallelService;

    @GetMapping("/parallel")
    public CompletableFuture<Integer> getParallelResponse() {
        return parallelService.task1().thenCombine(parallelService.task2(), Integer::sum);
    }
}

이 코드는 두 작업의 결과를 더한 값을 반환하며, 병렬 처리로 인해 작업 시간은 더 짧아집니다.

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4. 비동기 프로그래밍의 장점과 유의점

장점:

• 응답 시간 단축: 사용자 경험 개선
• 자원 효율성: 쓰레드 블로킹 최소화
• 확장성: 많은 요청 처리 가능

유의점:

• 디버깅 어려움: 비동기 작업 간의 의존성 문제
• 쓰레드 관리: 쓰레드 풀이 너무 크거나 작으면 성능에 악영향
• 예외 처리: 비동기 작업의 예외는 별도로 관리해야 함

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스프링 부트 3의 비동기 프로그래밍은 현대 애플리케이션의 성능을 극대화할 수 있는 강력한 도구입니다. 위의 예제를 바탕으로 비동기 작업을 성공적으로 구현해 보세요!