Java CompletableFuture를 활용한 비동기 처리 개선

이 글은 데이터베이스 이관 과정에서 발생한 순차적 로직 실행으로 인한 성능 저하 및 데이터 불일치 문제를 해결하기 위해 Java CompletableFuture를 활용한 비동기 처리 도입 과정을 상세히 다룹니다.

CompletableFuture 기본 개념 및 인스턴스 생성

• 비동기 처리의 필요성: 기존 동기 처리의 성능 문제와 1초 차이로 인한 결과 비교 실패 문제를 해결하기 위해 비동기 도입.
• CompletableFuture 소개: Java 8에 도입된 클래스로, 기존 Future 인터페이스의 연산 결합 및 예외 처리의 어려움을 개선.
• 인스턴스 생성: CompletableFuture.supplyAsync() 정적 메서드를 통해 비동기 연산을 시작하며, Supplier를 인수로 받아 ForkJoinPool.commonPool()에서 작업을 수행.

CompletableFuture의 핵심 연산 메서드 활용

• 순차적 연산 처리: 이전 단계의 결과를 다음 연산으로 전달하는 thenApply() (Function 인수로 결과 반환), thenAccept() (Consumer 인수로 CompletableFuture<Void> 반환), thenRun() (Runnable 인수로 CompletableFuture<Void> 반환) 메서드를 통해 비동기 작업을 순차적으로 연결.
• 연산 결합: thenCompose() (이전 CompletableFuture 결과를 다음 CompletableFuture의 입력으로 사용)와 thenCombine() (두 개의 독립적인 Future 결과를 BiFunction으로 결합)를 통해 복잡한 비동기 흐름을 구성. thenAcceptBoth()는 결과값이 필요 없을 때 유사한 기능 제공.
• thenApply vs thenCompose: thenApply()는 값에 대한 변환을, thenCompose()는 Future 체이닝을 목적으로 사용하며, 최종 결과만 필요할 경우 thenCompose()가 더 적합.

고급 비동기 처리 및 예외/타임아웃 관리

• 병렬 처리: CompletableFuture.allOf()를 사용하여 여러 Future를 병렬로 실행하고 모든 작업 완료를 대기. 단, 결과 결합은 직접 처리해야 하며, join() 메서드를 활용할 수 있지만 미확인 예외 발생 가능성을 고려해야 함.
• 비동기 메서드 (Async 접미사): supplyAsync(), thenApplyAsync() 등 Async 접미사가 붙은 메서드는 다른 스레드를 사용하여 비동기 연산을 수행하며, Executor를 직접 제공하거나 기본 ForkJoinPool을 사용.
• 예외 처리: handle() 메서드를 통해 성공 결과와 발생 예외를 모두 처리할 수 있으며, completeExceptionally() 메서드로 비정상적인 완료를 강제하고 예외를 지정할 수 있음.
• 타임아웃 설정: Java 8의 get(timeout, unit) 메서드 외에, Java 9부터는 orTimeout() (지정 시간 초과 시 ExecutionException 발생) 및 completeOnTimeout() (지정 시간 초과 시 기본값으로 완료) 메서드가 추가되어 유연한 타임아웃 처리 가능.