Virtual Thread (Java 21) 완벽 이해하기

Virtual Thread (Java 21) 완벽 이해하기

지금까지 우리는 Java 동시성의 발전 과정을 배웠다.

Thread
 ↓
Thread Pool
 ↓
ExecutorService
 ↓
CompletableFuture
 ↓
ForkJoinPool

 

그런데 이 모든 기술에는 공통 문제가 하나 있었다.

스레드가 비싸다.

그래서 Java 21에서 드디어 등장한 것이:

Virtual Threads

이다.

---

1. 왜 등장했을까?

기존 Thread는 사실상

OS Thread

 

이다.

---

예:

 

new Thread(...)

 

실행.

---

실제로는

Java Thread

↓

OS Thread

↓

CPU

 

연결.

---

2. 문제

OS Thread는 매우 비싸다.

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생성 비용.

Stack 생성

OS 등록

Context Switch

 

발생.

---

3. 그래서 실무에서는

 

new Thread()

 

를 잘 안 쓰고

 

ThreadPoolExecutor

 

사용.

---

4. 문제는 여전히 존재

예:

동시 사용자 10만 명

 

---

Thread 10만 개 생성?

불가능.

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메모리 터짐.

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5. 그래서 지금까지는

Thread 수 제한

 

을 걸었다.

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예:

 

newFixedThreadPool(200)

 

---

동시 요청 1만 개.

↓

200개만 처리.

↓

9800개 대기.

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6. 이것이 현대 서버의 한계

특히.

DB 조회

REST API 호출

파일 읽기

 

같은 I/O 작업.

---

CPU는 놀고 있는데.

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Thread는 대기 중.

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비효율.

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7. Virtual Thread 등장

한 줄 정의.

JVM이 관리하는 초경량 Thread

 

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기존 Thread.

1 Java Thread

↓

1 OS Thread

 

---

Virtual Thread.

100만 Virtual Thread

↓

수십 개 OS Thread

 

---

8. 그림

기존.

Thread 1000개

↓

OS Thread 1000개

 

---

Virtual Thread.

Virtual Thread 100만 개

↓

OS Thread 20개

 

가능.

---

9. 핵심 개념

매우 중요.

---

Virtual Thread는

Carrier Thread

 

위에서 동작.

---

10. Carrier Thread란?

실제 OS Thread.

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예:

Virtual Thread A

Virtual Thread B

Virtual Thread C

↓

Carrier Thread 1

 

---

11. 어떻게 가능한가?

스케줄링을

OS

 

가 아니라

JVM

 

이 함.

---

12. 예시

Virtual Thread.

 

Thread.ofVirtual()
      .start(task);

 

---

DB 호출.

DB 응답 대기

 

---

기존 Thread.

OS Thread도 같이 대기

 

---

13. Virtual Thread

DB 대기

↓

Virtual Thread 잠시 제거

↓

Carrier Thread 반납

↓

다른 작업 수행

 

---

14. 이것을

Unmount

 

라고 함.

---

15. 응답 도착

DB 결과 반환

 

---

Virtual Thread 다시 실행.

---

16. 결과

OS Thread 낭비 없음

 

---

17. 예제

Java 21.

 

try (var executor =
        Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {

    executor.submit(() -> {

        Thread.sleep(1000);

        return "OK";
    });
}

 

---

18. 의미

Task 하나

↓

Virtual Thread 하나

 

---

생성.

---

19. 놀라운 점

예:

 

for(int i=0; i<100_000; i++)

 

---

 

executor.submit(...)

 

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100,000개 생성 가능.

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기존 Thread라면 거의 불가능.

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20. ThreadPool이 필요 없나?

면접 단골.

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많은 사람들이.

Virtual Thread

↓

ThreadPool 끝

 

이라고 생각.

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절반만 맞음.

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21. CPU 작업

예:

암호화

압축

영상 인코딩

 

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Virtual Thread가 해결 못 함.

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CPU는 여전히 제한적.

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22. CPU Bound

여전히.

 

ThreadPoolExecutor

 

유효.

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23. Virtual Thread가 강한 분야

I/O 작업.

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대표.

DB 조회

REST API

파일 읽기

Socket 통신

 

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24. 예시

 

userRepository.findById(...)

 

---

 

restTemplate.getForObject(...)

 

---

 

jdbcTemplate.query(...)

 

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Virtual Thread와 궁합 좋음.

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25. Spring Boot 지원

최근 버전.

Spring Boot

---

Spring Boot 3.2+

↓

Virtual Thread 지원.

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26. 설정

 

spring.threads.virtual.enabled=true

 

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끝.

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27. 그러면?

Tomcat 요청 처리도

Virtual Thread 기반.

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28. CompletableFuture 필요 없어지나?

중요.

---

과거.

 

CompletableFuture

 

쓴 이유.

Thread 부족

 

문제 때문.

---

29. Virtual Thread 시대

예:

 

User user =
        userRepository.findById(id);

Order order =
        orderRepository.findById(id);

 

---

그냥 동기 코드 작성 가능.

---

Thread 부족 문제 거의 없음.

---

30. 그래서 요즘 추세

복잡한 비동기 체인

↓

단순한 동기 코드

 

로 회귀.

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31. 하지만

CompletableFuture가 완전히 사라지는 것은 아님.

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병렬 실행.

 

allOf()

 

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여전히 유용.

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32. Pinning 문제

Java 21 면접 단골.

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Virtual Thread는

Carrier Thread 반납

 

해야 효율적.

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33. 그런데

 

synchronized

 

사용.

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특정 상황.

Carrier Thread 고정

 

될 수 있음.

---

34. 이것을

Pinning

 

이라고 함.

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35. 예시

 

synchronized(lock) {

    Thread.sleep(10000);
}

 

---

Virtual Thread.

↓

Carrier Thread 점유.

↓

효율 감소.

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36. 해결

 

ReentrantLock

 

권장.

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최근 Java 진영에서 자주 언급.

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37. 성능

공식 벤치마크 기준.

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수만~수십만 동시 요청

 

처리 가능.

---

기존 ThreadPool 대비.

훨씬 적은 메모리

 

사용.

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38. Virtual Thread vs Platform Thread

Java 공식 용어.

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기존 Thread.

Platform Thread

 

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새로운 Thread.

Virtual Thread

 

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39. 비교

항목Platform ThreadVirtual Thread

생성 비용	큼	매우 작음
메모리	큼	작음
개수	수천 개 수준	수십만 개 가능
I/O 대기	비효율	매우 효율
CPU 작업	적합	적합
동시 접속 처리	제한적	강력

---

40. 실무에서 어떻게 생각해야 하나?

예전.

Thread 부족

↓

비동기

↓

CompletableFuture

↓

콜백 지옥

 

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이제.

Virtual Thread

↓

동기 코드 작성

↓

대규모 동시 처리

 

가능.

---

41. 면접 단골 질문

Q. Virtual Thread란?

JVM이 관리하는 경량 Thread

 

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Q. Platform Thread와 차이는?

OS Thread 직접 사용 안 함

 

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Q. Virtual Thread는 언제 강한가?

I/O Bound 작업

 

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Q. ThreadPool이 필요 없어지나?

I/O 작업은 많이 줄어듦

CPU 작업은 여전히 필요

 

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Q. Pinning이란?

Carrier Thread가 고정되어
Virtual Thread 효율이 떨어지는 현상

 

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Q. synchronized 대신 무엇을 권장하나?

ReentrantLock

 

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42. 지금까지 동시성 전체 흐름

Thread

↓

Runnable

↓

synchronized

↓

volatile

↓

CAS

↓

Atomic

↓

ConcurrentHashMap

↓

ExecutorService

↓

ThreadPoolExecutor

↓

CompletableFuture

↓

ForkJoinPool

↓

Virtual Thread

 

---

43. 핵심 흐름 요약

Virtual Thread 생성
 ↓
Carrier Thread 배치
 ↓
I/O 대기
 ↓
Unmount
 ↓
Carrier Thread 반환
 ↓
다른 작업 수행
 ↓
응답 도착
 ↓
재실행

 

---

44. 가장 중요한 핵심 한 줄

Virtual Thread는 Java 21에서 도입된 경량 스레드로, JVM이 스케줄링을 담당하여 수십만 개의 동시 I/O 작업을 적은 수의 OS Thread로 효율적으로 처리할 수 있게 해주는 현대 Java 동시성의 핵심 기술이다.