Java - Future 사용 방법

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Future는 비동기적인 연산의 결과를 표현하는 클래스입니다. Future를 이용하면 멀티쓰레드 환경에서 처리된 어떤 데이터를 다른 쓰레드에 전달할 수 있습니다.

Future 내부적으로 Thread-Safe 하도록 구현되었기 때문에 synchronized block을 사용하지 않아도 됩니다.

예제를 보면 더 쉽게 이해가 됩니다.

간단한 Future 예제

아래 예제에서는 두개의 Thread가 생성되어있고, Future를 이용하여 어떤 쓰레드에서 처리된 데이터를 다른 쓰레드로 전달합니다.

ExecutorService executor
        = Executors.newSingleThreadExecutor();

Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
    System.out.println(LocalTime.now() + " Starting runnable");
    Integer sum = 1 + 1;
    Thread.sleep(3000);
    return sum;
});

System.out.println(LocalTime.now() + " Waiting the task done");
Integer result = future.get();
System.out.println(LocalTime.now() + " Result : " + result);
  • ExecutorService는 Single Thread를 생성합니다. submit()으로 Callable을 전달하면, 인자로 전달된 Callable을 수행합니다.
  • executor.submit()가 호출되었을 때 Future 객체는 리턴됩니다. 하지만 아직 값이 설정되지 않은 상태입니다.
  • future.get()는 Future 객체에 어떤 값이 설정될 때까지 기다립니다. submit()에 전달된 Callable이 어떤 값을 리턴하면 그 값을 Future에 설정합니다.

Callable은 인터페이스로, 인자를 받지 않지만 어떤 데이터를 리턴합니다. Runnable은 인자도 없고 리턴되는 데이터도 없는 인터페이스입니다.

실행 결과는 다음과 같습니다.

01:18:18.347 Starting runnable
01:18:18.347 Waiting the task done
01:18:21.348 Result : 2

다른 Future 예제

위의 예제는 간단하지만, Future가 어떻게 생성되고 어떻게 데이터가 저장되는지 보이지 않습니다.

다음 예제를 보시면 이런 부분들을 확인해볼 수 있습니다.

CompletableFuture<Integer> future
        = new CompletableFuture<>();

Executors.newCachedThreadPool().submit(() -> {
    System.out.println(LocalTime.now() + " Doing something");
    Integer sum = 1 + 1;
    Thread.sleep(3000);
    future.complete(sum);
    return null;
});

System.out.println(LocalTime.now() + " Waiting the task done");
Integer result = future.get();
System.out.println(LocalTime.now() + " Result : " + result);
  • CompletableFuture으로 Future 객체를 생성합니다. Generics로 구현되어 저장하려는 데이터 타입을 명시합니다.
  • Executors.newCachedThreadPool()는 Thread pool을 생성하며 submit()으로 Callable을 전달하면 대기 중인 Thread로부터 실행됩니다.
  • future.complete(data)으로 다른 쓰레드로 전달할 데이터를 저장합니다.
  • future.get()으로 데이터가 set될 때까지 기다립니다.

실행 결과는 다음과 같습니다.

01:23:54.929 Doing something
01:23:54.929 Waiting the task done
01:23:57.930 Result : 2

Future.get()에 Timeout 설정

Future에 데이터가 set되지 않으면 Future.get()를 호출한 Thread는 무한히 대기합니다. 그럼 프로그램은 응답없는 상태가 됩니다.

Future.get()에 Timeout을 설정하여 일정 시간 내에 응답이 없으면 리턴하여 다음 작업을 처리하도록 만들 수 있습니다.

Timeout을 설정하려면 아래와 같이 get()에 timeout과 시간 단위인 TimeUnit을 함께 전달하면 됩니다.

Future.get(long timeout, TimeUnit unit)

다음은 Timeout을 적용한 예제입니다.

ExecutorService executor
        = Executors.newSingleThreadExecutor();

Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
    System.out.println(LocalTime.now() + " Starting runnable");
    Integer sum = 1 + 1;
    Thread.sleep(4000);
    System.out.println(LocalTime.now() + " Exiting runnable");
    return sum;
});

System.out.println(LocalTime.now() + " Waiting the task done");
Integer result = null;
try {
    result = future.get(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
} catch (TimeoutException e) {
    System.out.println(LocalTime.now() + " Timed out");
    result = 0;
}
System.out.println(LocalTime.now() + " Result : " + result);
  • get(2000, TimeUnit.MILLISECONDS)는 2000ms를 Timeout으로 설정한다는 의미입니다. TimeUnit을 SECONDS 등으로 변경할 수도 있습니다.
  • Timeout이 발생하면 TimeoutException 예외가 발생합니다. try-catch로 예외처리가 필요합니다.

위 코드의 실행 결과는 다음과 같습니다.

11:55:06.693 Waiting the task done
11:55:06.693 Starting runnable
11:55:08.696 Timed out
11:55:08.696 Result : 0
11:55:10.696 Exiting runnable
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