[TIL 78-1일 차] Spring 비동기 처리하기
1. Spring 비동기 처리 개요 및 @Async 소개
1-01. Spring 비동기 처리 필요성
1) 대용량 트래픽 환경에서의 성능 개선
만약 하나의 요청이 DB 조회, 외부 API 호출 등으로 3초 걸린다면, 해당 스레드는 3초 동안 아무 일도 하지 않고 대기하게 된다.
이런 스레드 낭비는 대용량 트래픽 환경에서 심각한 성능 저하로 이어진다.
해결책
- 비동기(Asynchronous)
- 요청을 백그라운드 스레드에 위임하고, 메인 스레드는 즉시 다음 요청을 처리
➡️ 스레드의 대시 시간이 줄어들고, 서버는 훨씬 많은 요청을 동시 처리 가능
2) 사용자 경험(UX) 향상을 위한 응답 시간 최적화
비동기 처리는 “응답”과 “처리”를 분리한 “빠른 응답 + 백그라운드 처리”로 UX와 성능을 개선
1-02. Spring에서 비동기 처리 방식
Spring은 @Async 애너테이션을 기반으로 한 고수준 비동기 처리 메커니즘을 제공
- 개발자는 스레드를 직접 생성하거나
ExecutorService를 직접 다루지 않고, 메서드에@Async를 붙이는 선언적(Declarative) 방식으로 구현 가능 - Java의
CompletableFuture과 달리, Spring은 스레드 관리, 예외 처리, 트랜잭션 분리를 자동으로 지원하기 때문에 비동기 로직을 더 쉽게 구현 가능
1) Spring 비동기 처리 아키텍처
Spring에서 @Async를 사용하면, 내부적으로 해당 Bean을 직접 호출하지 않고 프록시(Proxy) 객체를 통해 메서드를 호출
프록시는 @Async가 붙은 메서드의 호출을 가로채고, 해당 작업을 별도의 스레드에서 실행하도록 TaskExecutor에 위임
즉, 개발자는 일반 메서드처럼 호출하지만, 실제로는 Spring 프록시가 중간에서 비동기 실행을 처리
2) 구성 요소
@Async
메서드를 비동기로 실행하도록 표시
@EnableAsync
Spring 컨테이너에 비동기 기능을 등록하여 비동기 기능 활성화 (프록시 생성)
- 내부적으로
AsyncAnnotationBeanPostProcessor를 등록하여,@Async가 붙은 메서드를 프록시로 감싸고 비동기 스레드 풀에 위임할 수 있게 만듬 - 명시적으로 추가해야 함
TaskExecutor
비동기 스레드를 관리하는 실행기
ThreadPoolTaskExecutor
실무에서 가장 많이 사용하는 스레드 풀 구현체
Spring은 기본적으로 SimpleAsyncTaskExecutor 구현체를 사용하지만, 현재 실무에서는 대부분 ThreadPoolTaskExecutor를 커스터마이징하여 사용
AsyncUncaughtExceptionHandler
비동기 메서드의 예외 처리 담당
1-03 @Async 애너테이션 활용
- 일반적으로 Service 계층의 메서드나 이벤트 Listener 객체에 적용
- 클래스 레벨에도 적용 가능하지만 실무에서는 특정 메서드 단위로 지정하는 경우가 많음
- 왜냐하면 클래스 전체에 비동기를 적용하면 예상치 못한 병렬 실행이 발생할 수 있음
1) 반환 타입
void
- 가장 단순한 형태로, 결과를 반환하지 않고 비동기로 실행
- 예시 : 알림, 로그, 통계 전송 등
Future<?> 또는 ListenableFuture<?>
- 비동기 결과를 나중에 조회
- 호출 측에서
get()메서드를 통해 결과를 동기적으로 가져올 수 있음 - 예시 : 오래 걸리는 계산, 외부 API 요청 등
CompletableFuture<?>
- 비동기 완료 후 후속 작업(
thenApply등) 수행 가능 - 비동기 결과를 체이닝 방식으로 다룰 수 있어 실무에서 가장 많이 사용됨
- 예시 : 체이닝, 비동기 결합 처리
⚠️ 주의할 점
- Self-Invocation 문제
- 같은 클래스 내부에서
@Async가 명시된 메서드 호출 시 비동기 처리 되지 않음 - 비동기로 동작시키려면 별도의 Bean에서 호출하거나, 프록시를 통해 호출 필요
- 같은 클래스 내부에서
1-04. @Async 활용 시 제약 사항
Spring의 @Async는 프록시 기반 AOP 구조로 동작하기 때문에, 몇 가지 제약사항이 존재
1) 프록시 기반 동작
Spring의 @Async는 AOP(Aspect-Oriented Programming) 기술을 활용하여 프록시 객체를 통해 동작
- 비동기 메서드가 호출될 때 프록시 객체(Proxy)가 메서드 실행을 가로채 스레드 풀에 비동기 작업 위임
- 즉,
@Asycn는 프록시를 통해 호출되어야만 비동기 실행이 이루어짐 - 프록시를 거치지 않을 경우 일반 메서드 호출처럼 동기적으로 실행됨
2) Self-Invocation(자기 호출) 문제
Spring의 @Async는 같은 클래스 내부에서 메서드를 호출할 경우 프록시가 미적용되기 때문에 비동기로 동작하지 않는 현상
해결 방법 1: 프록시 Bean을 통해 호출
프록시 객체를 직접 가져워 호출해야 @Async 동작
해결 방법 2: @Async 메서드를 별도 Bean으로 분리
실무에서는 비동기 전용 Bean을 분리하는 방법이 가장 권장
@Async의 프록시 호출이 보장되어 안전하게 비동기 동작 수행 가능
3) 접근 제한자 제약
Spring의 프록시가 public 메서드 호출만 가로채기 때문에 @Async는 public 메서드에만 적용됨
4) 트랜잭션 전파 이슈
@Transactional과 @Async는 서로 다른 스레드 컨텍스트에서 동작
따라서 @Async로 실행된 메서드는 기존 트랜잭션을 상속 받지 않음
@Async는 별도의 스레드에서 실행되므로, 트랜잭션 경계 밖에서 실행됨- DB 트랜잭션이 끝나지 않은 상태에서 비동기 작업을 의존하면, 데이터 일관성 문제 발생 가능
해결 방법
- 비동기 호출을 트랜잭션 외부로 이동
- 트랜잭션이 완전히 커밋된 이후 시점에 비동기 메서드 호출
@TransactionalEventListener활용- Spring에서 제공하는 이벤트 Listener로, 트랜잭션 종료 시점 감지할 수 있음
- 트랜잭션 커밋 후 비동기 작업 실행 가능
- 트랜잭션 롤백 시 이벤트 자체가 실행되지 않게 설정 가능
- 트랜잭션 컨텍스트 명시적 전달
2. TaskExecutor와 ThreadPoolTaskExecutor
2-01. TaskExecutor
Spring은 비동기 작업을 @Async로 실행하는 것 외에도, 내부적으로 TaskExecutor를 통해 스레드 관리와 실행 제어를 수행
TaskExecutor는 Spring 비동기 인프라의 핵심이며, 작업을 실행할 스레드를 관리하는 추상화 계층으로,
@EnableAsync 활성화 되었을 때, @Async가 표시된 메서드 호출을 프록시(Proxy)가 가로채고, 해당 작업을 별도의 스레드에서 실행하도록 TaskExecutor에 위임
TaskExecutor는 “어떻게 실행할지”를 구현체를 통해 결정하고, 구현체에서 스레드 풀, Queue 크기, 거부 정책 등 실제 전략이 적용됨
1) TaskExecutor 인터페이스의 역할
Java의 Executor 인터페이스를 확장하여, 스레드 실행을 좀 더 유연하고 관리하기 쉽게 만들어줌
Runnable객체를 전달 받아 별도의 스레드에서 실행하는 단순한 구조- Spring은 이 인터페이스를 통해 다양한 스레드 풀 관리 정책을 쉽게 교체할 수 있게 해줌
- Java의
ExecutorService와 달리 Spring 환경에 최적화- Spring 컨테이너에서 Bean으로 관리 가능
@Async나@Scheduled등과 쉽게 연동 가능
2) TaskExecutor 사용 이유
프레임워크 표준화
스케줄러, 이벤트(@EventListener), @Async 등 여러 모듈이 같은 실행 추상화(TaskExecutor)를 사용
Bean 기반 구성
YAML/Java Config로 환경별 다른 실행 전략(개발/운영)을 쉽게 교체
운영 가시성
스레드 이름 프리픽스, 메트릭 노출, 거부(포화) 정책 등 운영 친화 옵션과 결합이 쉬움
일관된 예외 처리 관점
@Async와 함께 사용 시 비동기 예외 처리(예:AsyncUncaughtExceptionHandler) 진입접이 명확해짐
3) TaskExecutor 구현체 종류
SimpleAsyncTaskExecutor
가장 단순한 구현체
- 매번 새로운 스레드를 생성하므로, 스레드 재사용이 없음
- Queue 관리도 하지 않음
- 대량 트래픽 상황에서 비효율적이므로 실무에서는 거의 사용하지 않음
ThreadPoolTaskExecutor
Spring에서 가장 일반적으로 사용하는 구현체
- 내부적으로 Java의
ThreadPoolExecutor를 감싸서, 스레드 풀 재사용과 Queue 관리 등의 기능 제공
2-02. ThreadPoolTaskExecutor 구성
ThreadPoolTaskExecutor는 비동기 실행을 위한 스레드 풀 기반 실행기
- 내부적으로 Java의
ThreadPoolExecutor를 감싸고 있고, - Spring 환경에 맞게 설정·관리·모니터링 기능을 제공
- 스레드 풀 크기, Queue 용량, 스레드 이름 규칙 등을 자유롭게 제어할 수 있다.
1) 기본 개념
ThreadPoolTaskExecutor는 스레드 재사용과 작업 Queue 관리를 통해 성능을 최적화
스레드 풀(Thread Pool)
여러 스레드를 미리 생성해두고 재사용하는 구조
작업 Queue
대기 중인 비동기 작업을 보관하는 공간
스레드 관리 정책
코어 스레드 유지, 최대 스레드 제한, Queue 용량 조절 등
2) 주요 설정 항목
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(3); // 기본 유지 스레드 수
executor.setMaxPoolSize(10); // 최대 스레드 수
executor.setQueueCapacity(20); // Queue 대기열 용량
executor.setKeepAliveSeconds(60); // 유휴 스레드 유지 시간(초)
executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true); // 코어 스레드도 종료 허용 여부
executor.setThreadNamePrefix("async-"); // 스레드 이름 접두어
executor.initialize(); // 초기화
- 스레드 수와 Queue 용량 등의 조합이
ThreadPoolTaskExecutor의 동작 방식을 결정
2-03. TaskExecutor Bean 생성 및 활용
TaskExecutor의 기본 구현체인 SimpleAsyncTaskExecutor는 매번 새로운 스레드를 생성하므로, 다수의 비동기 작업이 동시에 수행될 경우 메모리 및 CPU 자원을 과도하게 사용한다.
그래서, 실무에서는 ThreadPoolTaskExecutor를 커스터마이징해 스레드 재사용, Resource 제어, 성능 최적화를 달성한다.
Executor설정은 환경에 따라 다르기 때문에, 실제 트래픽을 기준으로 성능 측정 후 조정해야 한다.ThreadPoolTaskExecutor는 스레드 풀을 재사용하기 위해 요청마다 새로 생성하지 않고, 싱글톤 Bean으로 등록하여 Spring 컨테이너에서 관리하도록 해야 한다.- 요청마다 새로 생성하면 스레드 풀이 재사용되지 않아 성능상 이점을 얻을 수 없다.
1) 커스텀 TaskExecutor Bean 생성
@Configuration
public class AsyncConfig {
@Bean(name = "customTaskExecutor")
public TaskExecutor taskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
// ✅ 기본 스레드 개수 (항상 유지)
executor.setCorePoolSize(4);
// ✅ 동시에 실행 가능한 최대 스레드 개수
executor.setMaxPoolSize(8);
// ✅ 대기 Queue 용량 (대기 중인 작업 수 제한)
executor.setQueueCapacity(50);
// ✅ 유휴 스레드 유지 시간 (초)
executor.setKeepAliveSeconds(30);
// ✅ 스레드 이름 접두사 설정 → 디버깅 및 로깅 시 유용
executor.setThreadNamePrefix("CustomExecutor-");
// ✅ 작업 거부 정책 설정 (Queue가 가득 찼을 때)
executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
executor.initialize(); // 내부 ThreadPoolExecutor 초기화
return executor;
}
}
2) @Async에 커스텀 TaskExecutor 지정
@Async 애너테이션이 적용된 메서드에 특정 TaskExecutor를 지정하지 않으면 기본 Executor인 SimpleAsyncTaskExecutor가 사용되므로, 커스텀 Bean 이름을 반드시 명시해야 한다.
@Service
public class NotificationService {
@Async("customTaskExecutor")
public void sendNotification(String message) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " → 알림 전송: " + message);
}
}
3) 여러 TaskExecutor 활용 전략
작업 성격별 Executor 분리
실무에서 CPU 연산 작업과 I/O 중심 작업을 같은 스레드 풀에서 처리하면 병목이 발생할 수 있으므로, 여러 TaskExecutor를 정의해 자원을 분리하는 것이 좋다.
@Configuration
public class MultiExecutorConfig {
@Bean(name = "cpuExecutor")
public TaskExecutor cpuExecutor() {
...
}
@Bean(name = "ioExecutor")
public TaskExecutor ioExecutor() {
...
}
}
Leave a comment