본문으로 건너뛰기

1. Future 소개​

  • Java 5부터 비동기 작업의 결과를 다루기 위해 Future 인터페이스를 제공합니다.
  • Future는 비동기적으로 실행되는 작업의 미래 결과값을 표현합니다.
  • ExecutorService의 submit() 메소드를 통해 작업을 제출하면 즉시 Future 객체를 반환받습니다.

1.1 Future 인터페이스의 주요 메서드​

public interface Future<V> {
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
}

2. Future의 결과 얻기와 예외 처리​

2.1 get() 메서드​

  • get()은 결과가 준비될 때까지 블로킹됩니다.
  • 두 가지 버전이 있습니다:
    • get(): 결과가 준비될 때까지 무한정 대기
    • get(long timeout, TimeUnit unit): 지정된 시간만큼만 대기
Future<String> future = executorService.submit(task);

try {
    // 최대 2초간 결과를 기다림
    String result = future.get(2, TimeUnit.SECONDS);
} catch (TimeoutException e) {
    // 2초 안에 결과를 받지 못한 경우
    future.cancel(true); // 작업 취소
} catch (ExecutionException e) {
    // 작업 실행 중 예외 발생
} catch (InterruptedException e) {
    // 현재 스레드가 인터럽트된 경우
    Thread.currentThread().interrupt();
}

2.2 작업 취소​

Future<String> future = executorService.submit(task);

// 작업 취소 시도
boolean cancelled = future.cancel(true);
if (cancelled) {
    // 취소 성공
} else {
    // 이미 완료되었거나 취소할 수 없는 상태
}

// 취소 여부 확인
if (future.isCancelled()) {
    // 작업이 취소된 상태
}

3. Future의 효율적인 활용​

3.1 병렬 처리의 장점​

// 비효율적인 방식: 순차적 실행
for (Task task : tasks) {
    Future<Result> future = executor.submit(task);
    Result result = future.get(); // 매번 블로킹
} // 총 실행시간 = 각 작업 시간의 합

// 효율적인 방식: 병렬 실행
List<Future<Result>> futures = new ArrayList<>();
for (Task task : tasks) {
    futures.add(executor.submit(task));
}

for (Future<Result> future : futures) {
    Result result = future.get(); // 모든 작업이 병렬로 실행됨
} // 총 실행시간 ≈ 가장 오래 걸리는 작업 시간
팁

10초가 걸리는 작업 10개가 있다면:

  • 순차 실행: 10초 × 10 = 100초
  • 병렬 실행: ≈ 10초 (충분한 스레드가 있다고 가정)

3.2 주의사항​

경고

작업 제출과 동시에 get()을 호출하면 병렬 처리의 이점을 살릴 수 없습니다:

// 비효율적인 방식
for (Task task : tasks) {
    Future<Result> future = executor.submit(task);
    Result result = future.get(); // 즉시 블로킹되어 순차 실행과 동일
}

4. Future의 내부 동작 흐름​

Future를 통한 비동기 작업의 실행 과정을 상세히 살펴보겠습니다.

4.1 Future 생성 및 작업 제출​

  1. 클라이언트가 Callable 구현체(예: MyCallable)를 ExecutorService.submit()에 전달합니다.
  2. submit() 호출 시 Future 객체가 생성됩니다.
  • Future는 인터페이스이며, 실제로는 FutureTask 구현체가 생성됩니다.
  • FutureTask는 전달받은 Callable 작업을 내부에 보관합니다.
  1. 생성된 FutureTask는 ExecutorService의 작업 큐에 저장됩니다.
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<String> future = executorService.submit(new MyCallable()); // FutureTask 생성

4.2 작업 실행​

  1. ExecutorService의 스레드가 큐에서 FutureTask를 가져옵니다.
  2. 스레드는 FutureTask의 run() 메서드를 실행합니다.
  3. run() 메서드 내에서 Callable의 call() 메서드가 호출됩니다.
  4. 작업 결과는 FutureTask 내부에 저장됩니다.
정보

FutureTask는 작업의 상태(미완료, 완료, 취소됨, 예외발생)를 관리하며, 이 상태에 따라 get() 메서드의 동작이 결정됩니다.

4.3 결과 조회 과정​

  1. 클라이언트가 future.get()을 호출합니다.
  2. FutureTask는 작업 완료 여부를 확인합니다:
  • 작업이 완료된 경우: 즉시 결과를 반환
  • 작업이 진행 중인 경우:
    • 호출 스레드는 RUNNABLE에서 WAITING 상태로 전환
    • 작업이 완료될 때까지 대기
  1. 작업이 완료되면:
  • FutureTask는 대기 중인 스레드를 깨움
  • 스레드는 WAITING에서 RUNNABLE 상태로 전환
  • 결과가 반환됨
try {
    String result = future.get(); // 작업이 완료될 때까지 대기
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    // 예외 처리
}

5. Future의 한계​

  • 여러 Future 간의 의존성 표현이 어렵습니다.
  • 다음과 같은 작업이 복잡합니다:
    • 두 비동기 계산 결과 조합
    • 여러 Future 중 하나만 완료되면 되는 경우
    • Future 완료 시 콜백 실행
  • 이러한 한계를 극복하기 위해 CompletableFuture가 도입되었습니다.
정보

Future의 한계를 극복하기 위한 대안:

  • CompletableFuture (Java 8+)
  • 리액티브 프로그래밍 (RxJava, Project Reactor)