위클리 페이퍼11: 대용량 트래픽 관리 - 1주차

June 6, 2026

Q1. 멀티스레드 환경에서 발생하는 대표적인 문제 중 하나인 경쟁 상태(Race Condition)에 대해 설명하고, 이를 해결하기 위한 다양한 전략을 설명해보세요.

멀티스레드 환경에서 여러 스레드가 공유 자원에 동시에 접근해 작업을 수행할 때 여러 문제가 발생할 수 있다.

이 중 CPU 스케줄링 타이밍에 따라 스레드들의 실행 순서가 바뀌면서 프로그램의 최종 결과가 비결정적(Non-Deterministic)으로 변하는 현상을 경쟁 상태(Race Condition)이라고 한다.

경쟁 상태는 주로 읽기(Read)와 쓰기(Write) 과정이 분리되어 있는 비원자적(Non-Atomic) 연산 중에, 한 스레드가 처리를 완료하기 전 다른 스레드가 개입하면서 데이터 일관성이 깨지기 때문에 발생한다.

이러한 경쟁 상태를 방지하고 스레드 안정성(Thread-Safety)을 확보하기 위한 전략으로는 아래와 같다.

동기화(Synchronization) 기법 적용
- 여러 스레드가 하나의 공유 자원에 동시에 접근하지 못하도록 임계 구역(Critical SEction)을 설정해야 한다.
- Java에서는 synchronized 키워드를 사용해 객체 고유의 모니터 락(Monitor Lock)을 점유하게 하여 동시 접근을 차단할 수 있다.
- 다만, 락이 걸린 구간이 길어지면 전체 성능에 저하가 있을 수 있기 때문에 필요한 부분만 보호하는 블록 동기화를 진행하는 것이 권장된다.
스레드 안전(Thread-Safe)한 컬렉션 활용
- 일반적인 HashMap이나 ArrayList는 멀티스레드 환경에서 데이터가 꼬이는 현상이 발생할 수 있다.
- 그래서 멀티스레드에 최적화된 컬렉션을 사용해야 한다.
  - ConcurrentHashMap은 Map 전체가 아닌 내부 데이터를 여러 구역(Segment)으로 나누어 부분 락(Segment Lock)을 걸기 때문에 성능 저하를 최소화하면서 안정성 보장
  - BlockingQueue는 스레드 간 데이터 교환(Producer-Consumer 구조)이 필요할 때 사용
원자적(Atomic) 변수 사용
- 단순 전역 변수 카운팅과 같은 작업에서는 원자성이 보장되지 않아 문제가 발생할 수 있으므로, AtomicInteger와 같은 원자적(Atomic) 클래스를 사용해 동시성 문제를 해결하는 것이 좋다.

Spring에서 @Async 등을 활용한 비동기 작업은 별도의 스레드 풀(Thread Pool)에서 실행된다.

이때 문제가 발생할 수 있다. MDC(Logback 로깅 컨텍스트)나 Spring Security의 SecurityContext, 그리고 트랜잭션 정보 등은 각 스레드마다 독립적인 저장소를 가지는 ThreadLocal 기반으로 관리된다.

비동기 실행을 위해 새로운 스레드가 생성되거나 스레드 풀에서 할당될 때, 기존 메인 스레드의 ThreadLocal 데이터는 자동으로 복사되지 않으므로 로그 추적이 단절되거나 인증 정보가 유실되는 실행 컨텍스트 손실(Context Loss)이 일어난다.

스레드 간 컨텍스트를 전달하기 위해 Spring에서 제공하는 TaskDecorator를 활용해야 한다.

TaskDecorator는 비동기 작업(Runnable)이 실행되기 직전에 기존 스레드 환경을 감싸(Wrapping) 새로운 스레드에 복사해주는 함수형 인터페이스이다.

구체적인 처리 방법
- MDC(로깅 컨텍스트) 전달
  - TaskDecorator의 decorate() 메서드 내에서 메인 스레드의 MDC.getCopyOfContextMap()을 호출해 현재 로그 컨텍스트를 복제한다.
  - 그 후 래핑된 비동기 Runnable 내부에서 MDC.setContextMap()을 사용해 새로운 스레드에 값을 주입한다.
  - 스레드는 스레드 풀에 반환되어 재사용되기 때문에 작업이 끝나면 finally 블록에서 반드시 MDC.clear()를 호출해 이전 데이터가 남지 않도록 정리해야 한다.
- SecurityContext(인증 정보) 전달
  - MDC와 동일한 원리로, 비동기 실행 전 메인 스레드에서 SecurityContextHolder.getContext()로 인증 객체로 가져온다.
  - 비동기 스레드 내에서 SecurityContextHolder.setContext()를 통해 할당하고, 작업 종료 후 SecurityContextHolder.clearContext()로 안전하게 초기화한다.
- 다중 데코레이터 적용(CompositeTaskDecorator)
  - Spring의 ThreadPoolTaskExecutor에는 단 하나의 TaskDecorator만 설정할 수 있다.
  - 만약 로깅(MDC), 보안(SecurityContext), 트랜잭션 등 여러 컨텍스트를 동시에 전파해야 한다면, 여러 데코레이터를 순차적으로 결합해 실행하는 CompositeTAskDecorator를 직접 구현해 등록해야 한다.