[Ch16] CompletableFuture : 안정적 비동기 프로그래밍

ch16.md

@@ -0,0 +1,89 @@
+# [Ch16] **CompletableFuture : 안정적 비동기 프로그래밍**
+
+## Future의 단순 활용
+
+자바 5부터는 미래의 어느 시점에 결과를 얻는 모델에 활용할 수 있도록 Future 인터페이스를 제공하고 있다. 다른 작업을 처리하다가 시간이 오래 걸리는 작업의 결과가 필요한 시점이 되었을 때 Future의 get 메서드로 결과를 가져올 수 있다. get 메서드를 호출했을 때 이미 계산이 완료되어 결과가 준비되었다면 즉시 결과를 반환하지만 결과가 준비되지 않았다면 작업이 완료될 때까지 스레드를 블록 시킨다.
+
+### Future의 제한
+
+- Future 인터페이스로는 간결한 동시 실행 코드를 구현하기에 충분하지 않다.
+- 복잡한 의존을 갖는 동작을 구현하는 것은 쉽지 않다.
+
+->자바 8에서는 새로 제공하는 CompletableFuture 클래스를 통해 Stream과 비슷한 패턴, 즉 람다 표현식과 파이프라이닝을 활용하여 간편하게 비동기 동작을 구현할 수 있도록 한다.
+
+### 동기 API와 비동기 API
+
+- **동기 API** : 메서드를 호출한 다음에 메서드가 계산을 완료할 때까지 기다렸다가 메서드가 반환되면 호출자는 반환된 값으로 계속 다른 동작을 수행. 블록 호출(blocking call)이라 한다.
+- **비동기 API** : 메서드가 즉시 반환되며 끝내지 못한 나머지 작업을 호출자 스레드와 동기적으로 실행될 수 있도록 다른 스레드에 할당한다. 비블록 호출(non-blocking call)이라 한다
+
+## 비동기 API 구현
+
+```java
+public Future<Integer> getPriceAsync(String product) {
+	CompletableFuture<Integer> futurePrice = new CompletableFuture<>();
+	new Thread(() -> {
+			int price = calculatePrice(product);
+			futurePrice.complete(price);
+	}).start();
+	return futurePrice;
+}
+```
+
+동기 메서드를 CompletableFuture를 통해 비동기 메서드로 변환할 수 있다. 
+비동기 계산과 완료 결과를 포함하는 CompletableFuture 인스턴스를 만들고 완료 결과를 complete 메서드로 전달하여 CompletableFuture를 종료할 수 있다.
+
+### 에러 처리 방법
+
+비동기 작업을 하는 중 에러가 발생하면 해당 스레드에만 영향을 미친다. 
+에러가 발생해도 메인 스레드의 작업 흐름은 계속 진행되며 순서가 중요한 일이 있을 경우 일이 꼬여버린다. 클라이언트는 타임아웃값을 받는 get메서드의 오버로드 버전을 만들어 이 문제를 해결할 수 있다. 그래야 문제가 발생했을 때 클라이언트가 영원히 블록되지 않을 수 있고 타임아웃 시간이 지나면 **TimeoutException**을 받을 수 있다.
+
+### 팩토리 메서드 supplyAsync로 CompletableFuture 만들기
+
+supplyAsync 메서드를 Supplier를 인수로 받아서 CompletableFuture를 반환한다. CompletableFuture는 Supplier를 실행해서 비동기적으로 결과를 생성한다. ForkJoinPool의 Executor 중 하나가 Supplier를 실행하며, 오버로드된 메서드를 이용하면 다른 Executor를 지정할 수 있다.
+
+```java
+public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
+    return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
+}
+
+public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor) {
+    return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
+}
+```
+
+### 커스텀 Executor 사용하기
+
+- **스레드 풀 크기 조절**
+
+*자바 병렬 프로그래밍(Java Concurrency in Practice)*에서 스레드 풀의 최적값을 찾는 방법을 제안한다. 스레드 풀이 너무 크면 CPI와 메모리 자원을 서로 경쟁하느라 시간을 낭비할 수 있다. 반면 스레드 풀이 너무 작으면 CPU의 일부 코어는 활용되지 않을 수 있다.
+
+애플리케이션의 특성에 맞는 Executor를 만들어 CompletableFuture를 활용하는것이 바람직하다.
+
+<img width="455" alt="image" src="https://user-images.githubusercontent.com/83346234/208140991-b1bf6b0d-cadc-45b9-94c0-74d1aa388655.png">
+
+
+### 스트림 병렬화와 CompletableFuture 병렬화
+
+- I/O가 포함되지 않은 계산 중심의 동작을 실행할 때는 스트림 인터페이스가 가장 구현하기 간단하며 효율적일 수 있다.
+- 작업이 I/O를 기다리는 작업을 병렬로 실행할 때는 CompletableFuture가 더 많은 유연성을 제공하며 대기/계산(W/C)의 비율에 적합한 스레드 수를 설정할 수 있다.
+
+## 비동기 작업 파이프라인 만들기
+
+Stream API의 map 메서드와 CompletableFuture의 메서드들을 이용하여 비동기 작업 파이프라인을 만들 수 있다.
+
+- supplyAsync : 전달받은 람다 표현식을 비동기적으로 수행한다.
+- thenApply : CompletableFuture가 동작을 완전히 완료한 다음에 thenApply로 전달된 람다 표현식을 적용한다.
+- thenCompose : 첫 번째 연산의 결과를 두 번째 연산으로 전달한다.
+- thenCombine : 독립적으로 실행된 두 개의 CompletableFuture 결과를 이용하여 연산한다. 두 결과를 어떻게 합칠지 정의된 BiFunction을 두 번째 인수로 받는다.
+- thenCombineAsync : 두 개의 CompletableFuture 결과를 반환하는 새로운 Future를 반환한다.
+- 자바 9
+    - orTimeout : 지정된 시간이 지난 후 CompletableFuture를 TimeoutException으로 완료하게한다.
+    - complteOnTimeout : 지정된 시간이 지난 후 지정한 기본 값을 이용해 연산을 이어가게한다.
+
+## CompletableFuture의 종료에 대응하는 방법
+
+실제 원격 서비스들은 얼마나 지연될지 예측하기 어렵다.
+
+- thenAccept : CompletableFuture가 생성한 결과를 어떻게 소비할지 미리 지정한다.
+- allOf : 전달받은 CompletableFuture 배열이 모두 완료될 때 CompletableFuture를 반환한다.
+- anyOf : 전달받은 CompletableFuture 배열 중 하나라도 작업이 끝났을 때 완료한 CompletableFuture를 반환한다.