Chapter 12 - ExecutorService (#28)

ch12/남궁민.md

@@ -0,0 +1,250 @@
+---
+marp: true
+paginate: true
+---
+
+# ExecutorService 알아보기
+
+⎯ 남궁민
+
+---
+
+## 12장에서 헷갈리는 개념들
+
+- Semaphore
+- SpinLock
+- ReentrantLock
+- CAS (Compare And Swap)
+- Atomic Variables
+- CountDownLatch
+- CyclicBarrier
+- ForkJoinPool
+- ExecutorService
+
+---
+
+## 집중해서 공부하고 싶은 개념
+
+- ~~Semaphore~~
+- ~~SpinLock~~
+- ~~ReentrantLock~~
+- ~~CAS (Compare And Swap)~~
+- ~~Atomic Variables~~
+- CountDownLatch
+- ~~CyclicBarrier~~
+- ~~ForkJoinPool~~
+- **ExecutorService**
+
+---
+
+## ExecutorService란?
+
+- 비동기 작업을 단순화하는 JDK API
+- 자동으로 스레드 풀과 태스크 할당 API를 제공
+  - 풀에 담긴 스레드를 어떻게 관리하고 몇 개의 스레드를 생성할지 자동으로 결정
+
+---
+
+## 인스턴스 만들기
+
+- 가장 쉬운 방법은 `Executors` 클래스의 정적 팩토리 메서드를 사용하는 것
+  - `newFixedThreadPool(int nThreads)` : 고정된 크기의 스레드 풀
+  - `newCachedThreadPool()` : 필요에 따라 스레드를 생성하는 스레드 풀
+  - `newSingleThreadExecutor()` : 단일 스레드 풀
+  - `newScheduledThreadPool(int corePoolSize)` : 스케줄링 기능을 제공하는 스레드 풀
+
+```java
+ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
+```
+
+---
+
+- 조금 더 세부적인 설정이 필요하면 구체적인 조건들을 정해줄 수도 있음
+- 인터페이스이기 때문에 구현체를 `java.util.concurrent` 패키지에서 선택하거나, 직접 생성 가능
+- 하지만 일반적인 상황에서 세부적인 설정은 불필요
+
+```java
+ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
+  10, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()
+);
+```
+
+---
+
+## 태스크 할당하기
+
+- ExecutorService의 인스턴스는 `Runnable` 또는 `Callable` 태스크를 실행할 수 있음
+
+---
+
+**execute(Runnable task)** : `Runnable` 태스크를 실행
+
+```java
+executor.execute(task);
+```
+
+<br>
+
+**submit(Callable task)** : 태스크를 실행하고 `Future` 객체를 반환
+
+```java
+Future<String> future = executor.submit(task);
+```
+
+---
+
+**invokeAll(tasks)** : 모든 태스크를 실행하고 `Future` 객체의 리스트를 반환
+
+```java
+List<Future<String>> futures = executor.invokeAll(callableTasks);
+```
+
+<br>
+
+**invokeAny(tasks)** : 하나의 태스크만 실행하고 `Future` 객체를 반환
+
+```java
+String result = executor.invokeAny(callableTasks);
+```
+
+<br>
+
+❖ Runnable 태스크의 경우 null 값이 반환됨
+
+---
+
+## Shutdown
+
+- ExecutorService는 태스크가 없을 때 자동으로 종료되지 않고 새로운 태스크를 기다림
+- 종료 메소드들
+  - `shutdown()` : 현재 진행 중인 태스크를 마치고 종료
+  - `shutdownNow()` : 현재 진행 중인 태스크를 취소하고 종료
+
+```java
+List<Runnable> notExecutedTasks = executor.shutdownNow();
+```
+
+---
+
+### Oracle에서 권장하는 종료 방법
+
+- 작업 중단을 시켜두고, 만료 시간 이후에 강제 종료
+
+```java
+executor.shutdown();
+try {
+  if (!executor.awaitTermination(800, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
+    executor.shutdownNow();
+  } 
+} catch (InterruptedException e) {
+  executor.shutdownNow();
+  Thread.currentThread().interrupt();
+}
+```
+
+---
+
+### CountDownLatch를 활용해서 종료하는 방법
+
+```java
+ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
+CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
+for (int i = 0; i < 2; i++) {
+  executor.submit(() -> {
+    try {
+      Thread.sleep(1000);
+      latch.countDown();
+    } catch (InterruptedException e) {
+      e.printStackTrace();
+    }
+  });
+}
+latch.await();
+executor.shutdown();
+```
+
+---
+
+## Future 인터페이스
+
+- 태스크를 할당할 때 반환되는 Future 객체
+- 이 객체를 통해 태스크 실행 결과, 태스크 상태(실행 여부) 등을 확인할 수 있음
+
+---
+
+**get**
+
+```java
+String result = future.get(200, TimeUnit.MILLISECONDS);
+```
+
+- `Callable`의 경우 결과를 반환하고, `Runnable`의 경우 null 반환
+- 결과를 기다리는 블로킹 메소드이므로, 필요한 경우 타임아웃을 설정할 것
+  - 타임아웃이 발생하면 `TimeoutException` 발생
+
+---
+
+**isDone**
+
+```java
+boolean done = future.isDone();
+```
+
+<br>
+
+**cancel**
+
+```java
+boolean canceled = future.cancel(true);
+boolean isCanceled = future.isCancelled();
+```
+
+---
+
+## ScheduledExecutorService
+
+- 사전에 정의한 딜레이 이후, 혹은 주기적으로 태스크를 실행
+
+<br>
+
+❖ `newScheduledThreadPool(int corePoolSize)`
+
+---
+
+1초 딜레이 이후 실행
+
+```java
+executor.schedule(callableTask, 1, TimeUnit.SECONDS);
+```
+
+<br>
+
+100ms 딜레이 이후 실행, 그 후 450ms마다 태스크 할당
+
+```java
+executor.scheduleAtFixedRate(runnableTask, 100, 450, TimeUnit.MILLISECONDS);
+```
+
+<br>
+
+100ms 딜레이 이후 실행, 그 후 태스크가 종료된 후 150ms마다 태스크 할당
+
+```java
+executor.scheduleWithFixedDelay(runnableTask, 100, 150, TimeUnit.MILLISECONDS);
+```
+
+---
+
+## ExecutorService vs Fork/Join
+
+- 자바 7 이후 많은 개발자들이 ExecutorService를 Fork/Join 으로 대체했음
+- Fork/Join은 작업을 작은 단위로 나누어 분할 정복하는 방식
+- ExecutorService는 스레드 및 태스크에 대한 세분화된 제어를 할 수 있음
+  - "하나의 스레드에 하나의 태스크"라는 독립적인 태스크 환경에 적합
+
+---
+
+## References
+
+- [A Guide to the Java ExecutorService](https://www.baeldung.com/java-executor-service-tutorial)
+- [ExecutorService – Waiting for Threads to Finish](https://www.baeldung.com/java-executor-wait-for-threads)