Java CompletableFuture로 비동기 적용하기

11번가에서 레거시 코드를 이관하며 as-is 와 to-be 로직을 나란히 실행해 결과를 비교하는데, 순차 실행이라 전체 실행 시간이 두 배가 되고 1초 차이로 조회 결과가 달라지는 문제를 겪었다. 이를 CompletableFuture 병렬 호출로 해결한 뒤, 학습하며 정리한 주요 메서드와 예외 처리, 타임아웃 옵션을 예제와 함께 공유한다.

핵심 포인트

문제는 이관 전후 로직을 순차 실행해 생긴 실행 시간 두 배 증가와, 실행 시점 차이로 조회 결과가 어긋나 비교 자체가 틀어지는 것이었다.
Future 인터페이스는 비동기 연산을 위해 추가됐지만 연산 결합이나 완료 후 후속 처리를 붙일 수 없다는 한계가 있고, CompletableFuture 가 이를 메우며 50여 가지 메서드를 제공한다.
연산 연결은 반환 타입에 따라 갈린다. 값을 반환하면 thenApply, 소비만 하면 thenAccept, 결과가 필요 없으면 thenRun, 이전 결과를 다음 Future 안에서 쓰면 thenCompose 다.
독립적인 두 Future 는 thenCombine 으로 결과를 결합하고, 여러 개를 병렬로 다룰 때는 allOf 를 쓴다.
Async 접미사가 붙은 메서드는 별도 스레드에서 실행된다. Executor 를 넘기지 않으면 ForkJoinPool 의 common pool 을 쓴다.

상세 정리

get() 은 비동기 작업이 끝날 때까지 기다렸다가 결과를 반환하는 블로킹 호출이다.
thenApply 는 Function 을 받아 다음 연산을 처리하고 그 반환값을 담은 CompletableFuture 를 돌려준다. 주문 정보 조회 후 결제 정보를 조회하는 예로 설명한다.
thenAccept 는 Consumer 를 받아 CompletableFuture 를 Void 로 반환한다. 조회 후 업데이트처럼 반환값이 없는 로직에 쓴다.
thenRun 은 Runnable 을 받아 결과를 쓰지 않는 후처리, 예컨대 로그 남기기에 적합하다.
thenCompose 는 이전 단계 결과를 다음 CompletableFuture 안에서 사용하도록 이어 붙인다.
순차 연결이면 비동기가 무의미하지 않냐는 의문에 대해, 단순 순차 실행이 아니라 복잡한 연산을 비동기로 이어가야 할 때 쓰임이 있다고 답한다.
thenCombine 은 두 Future 결과를 결합해 새 값을 만들고, thenAcceptBoth 는 결합 결과를 소비만 한다. 조회 후 정제가 필요하면 앞쪽, 인서트나 업데이트면 뒤쪽이 맞는다고 정리한다.
allOf 는 여러 Future 를 병렬로 처리하지만 결합된 결과값을 반환하지 못한다. 각 Future 에서 join 으로 결과를 꺼내면 그 한계를 넘을 수 있으나, 정상 완료되지 않은 경우 확인되지 않은 예외가 발생할 수 있다.
병렬 조회 예제에서 주문, 옵션, 배송 정보 조회가 ForkJoinPool.commonPool 의 서로 다른 worker 스레드에서 도는 것을 로그로 보여준다.
Async 메서드는 Executor 인수가 없으면 common pool 사용 여부를 따져 Executor 를 얻고, 인수가 있으면 넘겨받은 Executor 로 비동기 단계를 실행한다.
실제 적용은 asIs 와 toBe 로직을 각각 비동기로 호출하고 두 Future 가 모두 완료되면 결과를 비교하는 형태다. 스레드 정보를 찍어 서로 다른 스레드에서 처리되는 것을 확인했다.
예외 처리는 두 갈래다. exceptionally 는 예외를 받아 별도 메서드에서 처리하고, handle 은 정상 결과와 발생한 예외를 함께 매개변수로 받는다.
completeExceptionally 는 특정 상황에서 Future 를 예외로 완료시킬 수 있어, 동적으로 동작이나 예외를 지정해야 할 때 쓸 수 있다.
타임아웃은 세 가지다. get 에 시간을 넘기면 TimeoutException 이 나고, orTimeout 은 지정 시간까지 미완료 시 예외를 발생시키며, completeOnTimeout 은 지정한 기본값으로 Future 를 완료시킨다.