동기와 비동기는 프로그램이 작업을 처리하는 방식에 대한 개념이다.
각각의 방식은 프로그램의 동작에 큰 영향을 미친다. 오늘 포스팅에서는 동기와 비동기에 대해 알아보자.
1. 동기(Synchronous) 방식
동기 방식은 작업을 순차적으로 처리한다. 즉, 하나의 작업이 끝날 때까지 다음 작업이 시작되지 않는다. 이 방식에서는 특정 작업이 완료되기 전까지, 프로그램의 흐름이 다음 단계로 넘어가지 않는다. 이렇게 하면 코드가 실행되는 순서가 명확해지기 때문에, 프로그램의 흐름을 이해하기 쉽다.
System.out.println("First Task Started");
Thread.sleep(2000); // 2초간 대기
System.out.println("Second Task Started");
위 예시에서, 첫 번째 출력문이 실행되고 Thread.sleep(2000); 메서드가 호출되면 2초 동안 다음 작업으로 넘어가지 않는다. 2초가 지나면 비로소 두 번째 출력문이 실행된다.
장점
- 직관적으로 이해하기 쉽다. 작업이 순서대로 처리되므로 코드의 흐름이 명확하다.
- 디버깅이 쉽다. 순차적으로 진행되므로 문제가 발생한 위치를 쉽게 찾을 수 있다.
단점
- 비효율적이다. 특히 네트워크 요청이나 파일 I/O처럼 시간이 오래 걸리는 작업을 처리할 때, 해당 작업이 완료될 때까지 기다려야 하므로 프로그램이 멈추는 것처럼 보일 수 있다.
- 자원 낭비가 발생할 수 있다. 작업이 완료될 때까지 다른 작업을 수행할 수 없기 때문에, 자원을 효율적으로 사용하지 못한다.
2. 비동기(Asynchronous) 방식
비동기 방식은 작업을 병렬적으로 처리하는 방식이다. 하나의 작업이 완료되기를 기다리지 않고, 다른 작업을 동시에 시작한다. 이렇게 하면 프로그램이 멈추지 않고 여러 작업을 동시에 처리할 수 있다. 비동기 방식은 특히 네트워크 요청, 파일 읽기/쓰기, 데이터베이스 접근 등 시간이 걸리는 작업에 유용하다.
System.out.println("First Task Started");
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(2000); // 2초간 대기
System.out.println("Second Task Completed");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
System.out.println("Third Task Started");위의 예시에서는 새 스레드를 생성하여 Thread.sleep(2000); 메서드를 비동기적으로 실행한다. 이 경우 Thread.sleep(2000);가 실행되는 동안에도 메인 스레드는 System.out.println("Third Task Started");를 바로 실행하게 된다. 결과적으로, 첫 번째 작업, 세 번째 작업, 두 번째 작업이 순서 없이 실행될 수 있다.
장점
- 효율적이다. 시간이 오래 걸리는 작업이 있어도 다른 작업을 병행하여 처리할 수 있으므로 프로그램의 응답성이 높아진다.
- 자원 활용이 최적화된다. 작업이 대기 중일 때 다른 작업을 수행할 수 있어 CPU나 메모리 등의 자원을 효과적으로 사용할 수 있다.
단점
- 복잡성이 증가한다. 여러 작업이 병행되면서 실행 순서가 비순차적이므로, 코드 흐름을 파악하기 어려울 수 있다.
- 디버깅이 어렵다. 비동기 작업 중 오류가 발생할 경우 어느 부분에서 오류가 발생했는지 찾기가 어렵다.
- 레이스 컨디션과 같은 문제에 취약하다. 병렬적으로 여러 작업이 실행될 때 공유 자원에 접근하면, 작업이 서로 간섭하여 예기치 않은 결과가 발생할 수 있다.
동기와 비동기의 사용 사례
- 동기 방식은 데이터베이스 트랜잭션과 같이 순차적으로 처리해야 하는 작업에 적합하다. 예를 들어, 트랜잭션의 경우 모든 작업이 순서대로 이루어져야 하며, 다음 단계로 넘어가기 전에 이전 단계가 반드시 완료되어야 한다.
- 비동기 방식은 네트워크 요청, 대용량 파일 처리, 사용자 인터페이스 이벤트 처리 등에 자주 사용된다. 예를 들어, 웹 애플리케이션에서 비동기 방식으로 네트워크 요청을 보내면, 서버 응답을 기다리는 동안 다른 작업을 수행할 수 있다.
동기와 비동기의 조합
많은 프로그램은 동기와 비동기 방식을 조합하여 사용한다. 예를 들어, 주요 프로세스를 동기적으로 처리하면서, 백그라운드 작업이나 시간이 걸리는 작업은 비동기적으로 처리하는 것이다. Java에서는 CompletableFuture, ExecutorService, Java NIO 등을 통해 비동기 처리를 손쉽게 구현할 수 있다.
동기와 비동기의 차이를 이해하고 적절히 조합하여 사용하면, 응답성이 높고 안정적인 애플리케이션을 개발할 수 있다.