Thread ExecutorService API

ExecutorService 설명

ExecutorService는 Java의 스레드 풀(Thread Pool) 을 제공하는 인터페이스로, 직접 Thread 객체를 생성하는 대신 효율적으로 스레드를 관리할 수 있게 해줍니다.

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1. ExecutorService의 개념

• 스레드 풀(Thread Pool) 을 관리하는 고급 API
• 스레드를 미리 생성하여 재사용하는 방식
• execute()와 submit()을 통해 작업을 실행 가능
• 스레드 생성 비용 절감 및 성능 향상
• Deadlock 방지, 스레드 개수 제한 등의 효과

🔹 사용하지 않으면?

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    Thread thread = new Thread(new Task());
    thread.start();
}

이 방식은 매번 새로운 Thread를 생성하여 비효율적이고, 많은 리소스를 소비함.

🔹 ExecutorService 사용하면?

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    executor.submit(new Task());
}
executor.shutdown();

👉 스레드를 재사용하여 성능 최적화 가능!

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2. 주요 메서드

메서드	설명
execute(Runnable command)	작업 실행 (반환값 없음)
submit(Callable/Vunnable task)	작업 실행 후 Future 반환
shutdown()	기존 작업 수행 후 종료
shutdownNow()	즉시 종료 (대기 중인 작업 취소)
isShutdown()	shutdown() 호출 여부 확인
isTerminated()	모든 작업 종료 여부 확인
invokeAll(Collection tasks)	모든 작업을 실행하고, 결과 리스트 반환
invokeAny(Collection tasks)	가장 먼저 완료된 작업의 결과 반환

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3. 다양한 스레드 풀 생성 방법

Executors 클래스를 사용하여 다양한 방식의 스레드 풀을 생성할 수 있음.

(1) 고정 크기 스레드 풀 (FixedThreadPool)

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

• 3개의 스레드만 사용
• 제한된 개수의 작업을 처리하는 경우 적합
• 과부하 방지에 유용

(2) 캐시 스레드 풀 (CachedThreadPool)

ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

• 필요한 만큼 동적으로 스레드 생성
• 유휴(Idle) 상태가 되면 스레드 자동 삭제
• 작업량이 변동하는 경우 적합
• 단점: 너무 많은 스레드가 생성될 가능성이 있음

(3) 단일 스레드 풀 (SingleThreadExecutor)

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

• 하나의 스레드로 작업을 순차 실행
• 작업 순서를 유지해야 하는 경우 적합
• 예: 로그 처리, 파일 I/O 등

(4) 일정 시간 간격으로 실행되는 스레드 풀 (ScheduledThreadPool)

ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
executor.schedule(() -> System.out.println("3초 후 실행!"), 3, TimeUnit.SECONDS);

• 특정 시간 후 실행 or 주기적 실행 가능
• 스케줄링 작업에 적합

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4. 실행 예제

(1) FixedThreadPool 예제

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

class Task implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 작업 실행");
    }
}

public class FixedThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executor.submit(new Task());
        }

        executor.shutdown();
    }
}

출력 예시:

pool-1-thread-1 작업 실행
pool-1-thread-2 작업 실행
pool-1-thread-3 작업 실행
pool-1-thread-1 작업 실행
pool-1-thread-2 작업 실행

설명:

• 3개의 스레드가 5개의 작업을 나눠서 처리
• 스레드 재사용

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(2) Callable & Future 사용 (값 반환)

Runnable은 반환값이 없지만, Callable은 값을 반환할 수 있음.

import java.util.concurrent.*;

class MyCallable implements Callable<String> {
    public String call() {
        return "작업 완료!";
    }
}

public class CallableExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<String> future = executor.submit(new MyCallable());

        System.out.println(future.get()); // 블로킹 호출
        executor.shutdown();
    }
}

출력:

작업 완료!

• Future.get()을 호출하면 결과가 나올 때까지 블로킹됨

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5. shutdown() vs shutdownNow()

🔹 shutdown()

• 기존 작업을 모두 수행한 후 종료
• 추가 작업 요청은 거부됨

executor.shutdown();

🔹 shutdownNow()

• 즉시 실행 중인 작업을 중단 시도
• 대기 중인 작업은 취소됨

executor.shutdownNow();

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6. invokeAll()과 invokeAny()

(1) invokeAll()

• 여러 Callable을 실행하고, 모든 작업이 완료될 때까지 대기
• 결과를 List<Future>로 반환

import java.util.concurrent.*;

public class InvokeAllExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        Callable<String> task1 = () -> "Task 1 완료";
        Callable<String> task2 = () -> "Task 2 완료";
        Callable<String> task3 = () -> "Task 3 완료";

        var futures = executor.invokeAll(List.of(task1, task2, task3));

        for (Future<String> future : futures) {
            System.out.println(future.get());
        }

        executor.shutdown();
    }
}

출력:

Task 1 완료
Task 2 완료
Task 3 완료

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(2) invokeAny()

• 여러 Callable 중 가장 먼저 끝난 작업의 결과만 반환
• 나머지 작업은 취소됨

import java.util.concurrent.*;

public class InvokeAnyExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        Callable<String> task1 = () -> {
            Thread.sleep(2000);
            return "Task 1 완료";
        };

        Callable<String> task2 = () -> {
            Thread.sleep(1000);
            return "Task 2 완료";
        };

        Callable<String> task3 = () -> {
            Thread.sleep(3000);
            return "Task 3 완료";
        };

        String result = executor.invokeAny(List.of(task1, task2, task3));

        System.out.println("가장 빨리 끝난 작업: " + result);

        executor.shutdown();
    }
}

출력:

가장 빨리 끝난 작업: Task 2 완료

👉 Task 2가 가장 먼저 끝났기 때문에 나머지는 취소됨.

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7. 결론

방식	특징
FixedThreadPool	고정된 개수의 스레드 유지
CachedThreadPool	필요할 때마다 스레드 생성 (최적화)
SingleThreadExecutor	단일 스레드로 순차적 실행
ScheduledThreadPool	일정 간격/지연 시간 후 실행
invokeAll()	모든 작업 완료 후 결과 리스트 반환
invokeAny()	가장 먼저 끝난 작업 결과만 반환

💡 ExecutorService를 활용하면 멀티스레드 관리를 쉽게 할 수 있습니다!