ForkJoinPool 완벽 이해하기

ForkJoinPool 완벽 이해하기

이전 글에서:

• ExecutorService
• ThreadPoolExecutor
• CompletableFuture

를 배웠다.

그런데 CompletableFuture.supplyAsync()를 설명하면서 이런 말을 했다.

 

CompletableFuture.supplyAsync(...)

 

기본적으로는

 

ForkJoinPool.commonPool()

 

을 사용한다.

그럼 질문이 생긴다.

ForkJoinPool은 일반 ThreadPool과 뭐가 다른가?

왜 CompletableFuture가 ForkJoinPool을 사용하는가?

parallelStream()은 왜 빨라지는가?

이번 글에서 전부 연결된다.

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1. ForkJoinPool이란?

ForkJoinPool

한 줄 정의.

작업을 잘게 쪼개고(Fork),
결과를 합치는(Join)
병렬 처리용 ThreadPool

 

---

2. 일반 ThreadPool 방식

예:

100만 건 데이터 처리

 

---

ThreadPool

Thread1
 ↓
100만 건 처리

 

---

또는

Thread1
 ↓
50만 건

Thread2
 ↓
50만 건

 

직접 나눠야 함.

---

3. ForkJoinPool 방식

자동 분할.

100만 건

↓

50만
50만

↓

25만
25만
25만
25만

 

---

CPU 코어 수에 맞춰 계속 쪼갠다.

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4. 이름의 의미

Fork

작업 분할

 

---

Join

결과 병합

 

---

5. 그림

100

         ↓

      Fork

     50   50

    ↓      ↓

   25 25 25 25

    ↓      ↓

      Join

         ↓

        100

 

---

6. 왜 만들었을까?

멀티코어 CPU 활용.

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예전

CPU 1코어

 

---

현재

CPU 8코어
CPU 16코어
CPU 32코어

 

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병렬 처리 필요.

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7. 대표 예제

1~100000000 합계.

---

일반 방식

 

long sum = 0;

for(...) {
    sum += i;
}

 

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코어 1개 사용.

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8. ForkJoinPool

1~100000000

↓

1~50000000

50000001~100000000

 

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병렬 계산.

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9. 핵심 클래스

두 개만 기억.

---

RecursiveTask

결과 있음.

 

class SumTask
    extends RecursiveTask<Long>

 

---

RecursiveAction

결과 없음.

 

class PrintTask
    extends RecursiveAction

 

---

10. RecursiveTask 예제

 

class SumTask
    extends RecursiveTask<Long> {

    private long start;
    private long end;

}

 

---

11. compute()

핵심 메서드.

 

@Override
protected Long compute() {

}

 

---

실제 작업 수행.

---

12. 종료 조건

예:

 

if(end - start < 1000)

 

---

직접 계산.

---

 

long sum = 0;

for(...) {

}

 

---

13. 크면?

반으로 분할.

---

 

long middle =
    (start + end) / 2;

 

---

14. Fork

 

SumTask left =
    new SumTask(
        start,
        middle
    );

left.fork();

 

---

의미

다른 Thread에게 맡김

 

---

15. 현재 Thread

오른쪽 작업 수행.

---

 

right.compute();

 

---

16. Join

 

left.join();

 

---

결과 기다림.

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17. 최종

 

leftResult
+
rightResult

 

반환.

---

18. 흐름

10000

↓

5000
5000

↓

2500
2500
2500
2500

↓

계산

↓

합치기

 

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19. 가장 중요한 특징

Work Stealing.

면접 단골.

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20. 일반 ThreadPool 문제

Thread1 바쁨

Thread2 바쁨

Thread3 놀고 있음

 

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CPU 낭비.

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21. ForkJoinPool 해결

각 Thread가

자기 Queue

 

보유.

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22. 구조

Thread1 Queue

Thread2 Queue

Thread3 Queue

 

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23. Thread3가 할 일 없으면?

다른 Queue 확인.

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Thread1 Queue

 

에서

작업 훔쳐옴.

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24. 이것이

Work Stealing

 

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25. 그림

Thread1

Task
Task
Task

↓

Thread3

하나 훔침

 

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26. 장점

CPU 활용 극대화.

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27. 왜 빠른가?

일반 ThreadPool.

Queue 1개

 

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모든 Thread 경쟁.

---

28. ForkJoinPool

Queue 여러 개

 

---

경쟁 감소.

---

29. parallelStream()

매우 중요.

---

예:

 

list.parallelStream()

 

---

내부적으로

ForkJoinPool

 

사용.

---

30. 예제

 

list.parallelStream()

    .map(...)

    .filter(...)

    .toList();

 

---

자동 병렬 처리.

---

31. CompletableFuture

기본 실행기.

---

 

CompletableFuture
    .supplyAsync(...)

 

---

기본적으로

 

ForkJoinPool.commonPool()

 

사용.

---

32. commonPool()

전역 Pool.

---

JVM 전체 공유.

---

ForkJoinPool.commonPool()

 

---

33. 문제

실무 중요.

---

모든 작업.

CompletableFuture

parallelStream

기타 라이브러리

 

---

같은 Pool 사용 가능.

---

34. 결과

Pool 고갈

 

위험.

---

35. 실무 방식

Executor 직접 지정.

---

 

CompletableFuture
    .supplyAsync(
        task,
        executor
    );

 

---

36. ForkJoinPool이 적합한 작업

대표.

대규모 계산

 

---

재귀 분할 가능

 

---

CPU Bound

 

---

37. 적합하지 않은 작업

대표.

DB 조회

 

---

API 호출

 

---

파일 읽기

 

---

38. 왜?

I/O 대기 발생.

---

ForkJoinPool Thread가

대기 상태

 

됨.

---

CPU 활용 저하.

---

39. CPU Bound vs I/O Bound

매우 중요.

종류ForkJoinPool

계산 작업	좋음
DB 조회	별로
API 호출	별로
파일 읽기	별로

---

40. Spring 실무

대부분.

 

@Async

 

↓

 

ThreadPoolTaskExecutor

 

사용.

---

ForkJoinPool 직접 사용 적음.

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41. 면접 단골 질문

Q. ForkJoinPool이란?

Fork
=
작업 분할

Join
=
결과 병합

 

---

Q. RecursiveTask와 RecursiveAction 차이?

RecursiveTask
=
결과 있음

RecursiveAction
=
결과 없음

 

---

Q. Work Stealing이란?

유휴 Thread가
다른 Thread Queue의 작업을 가져오는 것

 

---

Q. parallelStream 내부 구현은?

ForkJoinPool

 

---

Q. CompletableFuture 기본 Pool은?

ForkJoinPool.commonPool()

 

---

Q. ForkJoinPool이 적합한 작업은?

CPU Bound

 

---

42. 지금까지 흐름 연결

Thread

↓

Runnable

↓

ExecutorService

↓

ThreadPoolExecutor

↓

Future

↓

CompletableFuture

↓

ForkJoinPool

 

---

43. 핵심 흐름 요약

큰 작업

↓

Fork
(분할)

↓

여러 Thread 처리

↓

Work Stealing

↓

Join
(결과 병합)

↓

완료

 

---

44. 가장 중요한 핵심 한 줄

ForkJoinPool은 큰 작업을 작은 작업으로 분할(Fork)하여 여러 스레드에서 병렬 처리하고, Work Stealing을 통해 CPU 활용도를 극대화한 Java의 고성능 병렬 처리 프레임워크이다.

 

---

45. 다음 글 예고

다음 글은:

ReentrantLock

이다.

여기서부터는:

synchronized

VS

ReentrantLock

 

비교,

그리고

공정성(Fairness)
tryLock()
lockInterruptibly()
Condition

 

같은 실무 기능들을 배우게 된다.

많은 개발자가 synchronized만 알지만, 실무에서는 특정 상황에서 ReentrantLock이 더 강력한 선택지가 된다.