스프링 부트에서 비동기 처리 완벽 가이드: @Async와 CompletableFuture 활용법

 

비동기 처리 는 애플리케이션 성능을 최적화하는 데 필수적인 기술입니다. Spring Boot 에서는 @Async 와 CompletableFuture 를 사용해 비동기 메서드를 쉽게 구현할 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 비동기 메서드 구현 방법 , CompletableFuture 로 비동기 결과 처리 , 그리고 비동기 작업에서 발생하는 예외 처리 전략 까지 상세히 다룹니다.

 

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목차

1. 비동기 처리란 무엇인가?
2. @Async와 비동기 메서드 구현하기
3. CompletableFuture를 이용한 비동기 결과 처리
4. 비동기 작업 예외 처리 전략
5. 비동기 처리의 트렌드와 장점

 

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1. 비동기 처리란 무엇인가?

비동기 처리란 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고 다른 작업을 계속 진행하는 방식 입니다. 이는 대규모 트래픽을 처리하거나, 외부 API 호출과 같은 시간이 오래 걸리는 작업에서 애플리케이션의 응답 속도를 향상 시킵니다.

동기 처리	비동기 처리
하나의 작업이 완료된 후 다음 작업 시작	작업을 병렬로 수행하여 처리 속도 증가
예: 파일 다운로드 후 이메일 전송	예: 파일 다운로드와 이메일 전송 병행

 

비동기 처리는 주로 I/O 작업 이나 네트워크 호출 을 최적화할 때 많이 사용됩니다.

 

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2. @Async와 비동기 메서드 구현하기

 

@Async를 사용한 비동기 메서드 구현

@Async 애너테이션을 사용하면 간단하게 비동기 메서드 를 만들 수 있습니다. 해당 메서드는 호출 시 별도의 스레드에서 실행 됩니다.

 

설정: 비동기 처리 활성화

@EnableAsync 애너테이션을 사용해 비동기 기능을 활성화해야 합니다.

package com.example.demo.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
}

 

비동기 메서드 예제

package com.example.demo.service;

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class EmailService {

    @Async
    public void sendEmail(String email) {
        System.out.println("이메일 전송 중... " + email);
        try {
            Thread.sleep(5000); // 이메일 전송 시뮬레이션
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("이메일 전송 완료: " + email);
    }
}

코드 설명

1. @Async : 해당 메서드가 별도의 스레드에서 비동기적으로 실행됨을 의미합니다.
2. sendEmail() 메서드는 호출 즉시 다른 작업과 병행 되어 실행됩니다.

실행 결과

이메일 전송 중... example@email.com
(5초 후)
이메일 전송 완료: example@email.com

 

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3. CompletableFuture를 이용한 비동기 결과 처리

CompletableFuture 는 비동기 작업의 결과를 처리할 수 있도록 도와주는 클래스입니다. 이 클래스는 비동기 작업 완료 후 자동으로 후속 작업 을 실행할 수 있게 해줍니다.

CompletableFuture 사용 예제

 

UserService.java

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.entity.User;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@Service
public class UserService {

    @Async
    public CompletableFuture<User> getUserById(Long id) {
        System.out.println("사용자 조회 시작: " + id);
        try {
            Thread.sleep(3000); // 데이터베이스 조회 시뮬레이션
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        User user = new User(id, "홍길동");
        System.out.println("사용자 조회 완료: " + user.getName());
        return CompletableFuture.completedFuture(user);
    }
}

 

UserController.java

package com.example.demo.controller;

import com.example.demo.entity.User;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@RestController
public class UserController {

    private final UserService userService;

    public UserController(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    @GetMapping("/users/{id}")
    public CompletableFuture<User> getUserById(@PathVariable Long id) {
        return userService.getUserById(id);
    }
}

입출력 예제

요청 :
GET /users/1

응답 :

{
    "id": 1,
    "name": "홍길동"
}

 

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4. 비동기 작업 예외 처리 전략

비동기 작업에서 예외가 발생하면, 이를 명확하게 처리 하는 것이 중요합니다. CompletableFuture 는 handle() 메서드 를 제공하여 예외 발생 시 대체 로직을 실행할 수 있습니다.

비동기 예외 처리 예제

public CompletableFuture<User> getUserById(Long id) {
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        if (id == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("ID는 0일 수 없습니다.");
        }
        return new User(id, "홍길동");
    }).handle((user, ex) -> {
        if (ex != null) {
            System.out.println("예외 발생: " + ex.getMessage());
            return new User(0L, "알 수 없음");
        }
        return user;
    });
}

코드 설명

1. supplyAsync() : 비동기 작업을 수행합니다.
2. handle() : 예외가 발생했을 때 대체 값을 반환합니다.

 

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5. 비동기 처리의 트렌드와 장점

• 대규모 트래픽 처리 : 비동기 처리는 마이크로서비스 아키텍처 에서 중요한 역할을 합니다.
• 비동기 API 사용 증가 : 많은 외부 API가 비동기 호출 을 지원하고 있습니다.
• 고성능 애플리케이션 : 비동기 처리는 I/O 대기 시간을 최소화 하여 애플리케이션 성능을 높입니다.
• 비동기 메시징 시스템 : Kafka와 같은 메시지 큐 시스템 과 결합해 사용됩니다.

 

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관련 링크

Spring 공식 문서👆

CompletableFuture 가이드👆

Java 비동기 프로그래밍👆

Spring Boot 비동기 처리 예제👆

Java ExecutorService와 스레드 풀👆

Spring WebFlux로 리액티브 프로그래밍👆

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FAQ

 

1. @Async 메서드는 언제 사용하는 것이 좋나요?

• 오래 걸리는 작업(예: 이메일 전송, 외부 API 호출)에서 사용하면 좋습니다.

2. CompletableFuture와 Future의 차이점은 무엇인가요?

• CompletableFuture 는 후속 작업 을 처리할 수 있으며, 비동기 작업의 완료 시점에 콜백을 등록 할 수 있습니다.

3. 비동기 메서드에서 반환 타입은 꼭 CompletableFuture여야 하나요?

• 비동기 작업의 결과를 처리하려면 CompletableFuture 가 권장되지만, void 도 사용할 수 있습니다.

4. 비동기 작업 중 발생한 예외는 어떻게 처리하나요?

• CompletableFuture 의 handle() 또는 exceptionally() 메서드를 사용해 처리합니다.

5. 스레드 풀을 어떻게 설정할 수 있나요?

• TaskExecutor 를 커스터마이징하여 스레드 풀을 설정할 수 있습니다.

 

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마무리

이번 포스팅에서는 Spring Boot의 비동기 처리 방법을 다뤘습니다. @Async 와 CompletableFuture 를 사용해 비동기 메서드를 구현 하고, 예외 처리 전략 을 통해 발생할 수 있는 오류를 효과적으로 처리하는 방법을 살펴보았습니다. 비동기 처리는 애플리케이션의 성능과 응답 속도 를 크게 향상시킬 수 있는 중요한 기술입니다. 특히 I/O 작업과 외부 API 호출 에서 비동기 처리를 잘 활용하면 대규모 트래픽도 효과적으로 처리할 수 있습니다.

CompletableFuture 는 비동기 작업의 완료 시점에 후속 작업을 등록할 수 있어, 복잡한 비동기 로직도 간결하게 관리할 수 있습니다. 이처럼 비동기 처리와 예외 처리 를 잘 결합하면, 안정적이고 성능 좋은 애플리케이션을 만들 수 있습니다.