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우리가 해야 할 일은 끊임없이 호기심을 갖고
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📌 용어 한눈에

  • 프로세스: 실행 중인 프로그램, OS가 메모리와 자원 할당
  • 쓰레드: 프로세스 내 작업 단위, 자원 공유하며 병렬 처리
  • 동기: 요청 후 결과 기다림, 순서대로 진행
  • 비동기: 요청 후 기다리지 않음, 다른 작업 가능
  • 블로킹: 쓰레드가 대기 상태로 멈춤
  • 논블로킹: 쓰레드가 계속 실행 가능
  • 멀티플렉서: IO 상태 감시하고 이벤트 알림
  • I/O: 외부와 데이터 주고받는 작업

📌 프로세스와 쓰레드

✅ 프로세스
  • 프로그램 실행 시 OS가 프로세스 생성
  • 독립 메모리 공간과 자원 할당
  • 다른 프로세스와 메모리 공유 안 함
✅ 쓰레드
  • 프로세스 내 최소 하나 이상 쓰레드 (메인 쓰레드)
  • 쓰레드끼리 메모리 공유 (Heap 영역)
  • 병렬 작업으로 효율 높임
✅ 실생활 비유
  • 프로세스 = 카페 매장
  • 쓰레드 = 매장 안 직원들
    → 매장은 독립적
    → 직원들은 같은 재료 공유하며 협업

📌 블로킹과 논블로킹 원리

✅ 블로킹
  • 쓰레드가 IO 요청 (파일, DB, 네트워크)
  • 결과 올 때까지 쓰레드 대기
  • 요청 많으면 쓰레드 많아져 자원 낭비
✅ 논블로킹
  • IO 요청 시 쓰레드 멈추지 않음
  • OS 멀티플렉서가 IO 감시
  • IO 끝나면 이벤트 발생, 쓰레드 처리
✅ 실생활 비유

카페 주문 상황

  • 블로킹
    → 손님 카운터 앞에서 커피 나올 때까지 기다림
    → 다음 손님 대기

  • 논블로킹
    → 손님 번호표 받고 자리로
    → 카운터 계속 다른 주문 처리
    → 커피 완성 알림 후 손님 픽업

📌 멀티플렉서 역할

멀티플렉서 = IO 감시 도구

💡 IO가 멀티플렉서 필요한 이유
IO는 CPU 계산과 달리 외부 기다림 (디스크, 네트워크)
CPU 연산 = 빠른 머릿속 계산
IO = 전화 걸어 답 기다림 (느림)
웹 서버 성능 저하는 보통 IO 때문

✅ 작동 방식

1️⃣ 쓰레드 IO를 멀티플렉서에 등록
2️⃣ 쓰레드 다른 작업 계속
3️⃣ 멀티플렉서 여러 IO 동시 감시
4️⃣ IO 완료 이벤트 발생
5️⃣ 쓰레드 콜백으로 결과 처리

✅ 비유
  • 멀티플렉서 = 주문 상태 확인 카운터
  • “이 주문 끝남”, “저건 아직” 리스트 관리
  • 이벤트 루프에서 반복 확인
✅ 기술 예
  • Java NIO Selector
  • Linux epoll
  • macOS kqueue
  • Node.js libuv (epoll/kqueue 기반)
  • 스프링부트 WebFlux에서 Reactor Netty로 논블로킹 지원

📌 Selector 내부 흐름

✅ IO 처리 예시
[main thread]
      |
      |--> IO 요청 (소켓 연결)
      |
[Selector 등록] ----> [IO Channel 1] (DB 쿼리)
                   |
                   +-> [IO Channel 2] (파일 읽기)
                   |
                   +-> [IO Channel 3] (API 호출)

[main thread]
      |
      |--> 다른 작업
      |
[Event Loop]
      |
      |--> Selector.poll() → 이벤트 확인
      |
      |--> 콜백 실행 → 결과 처리
✅ 핵심
  • IO 등록 후 쓰레드 자유
  • 이벤트 루프 지속 감시
  • 완료 시 알림과 콜백

📌 코드로 비교

✅ 블로킹 IO (RestTemplate)
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

public class BlockingExample {
    public static void main(String[] args) {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();

        // 블로킹: 결과 올 때까지 대기
        String response = restTemplate.getForObject("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1", String.class);

        System.out.println("Response: " + response);
    }
}

→ 요청 후 다음 줄 지연
→ IntelliJ 디버깅 시 쓰레드 대기 확인

✅ 논블로킹 IO (WebClient)
import org.springframework.web.reactive.function.client.WebClient;
import reactor.core.publisher.Mono;

public class NonBlockingExample {
    public static void main(String[] args) {
        WebClient webClient = WebClient.create("https://jsonplaceholder.typicode.com");

        // 논블로킹: 바로 다음 코드 실행
        Mono<String> responseMono = webClient.get()
                .uri("/posts/1")
                .retrieve()
                .bodyToMono(String.class);

        responseMono.subscribe(response -> System.out.println("Response: " + response));

        System.out.println("이 출력은 즉시 나타남");

        // 예시용 대기
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

→ 콜백으로 처리
→ application.yml에 spring.main.web-application-type: reactive 설정 추천

📌 논블로킹 IO 장단점

✅ 장점
  • 적은 쓰레드로 고부하 처리
  • TPS 높음, 자원 효율
  • 응답 속도 개선
✅ 단점
  • 코드 복잡 (리액티브 이해 필요)
  • 디버깅 힘듦 (콜백 지옥 피하기)
  • 동기 코드와 섞을 때 주의
  • 학습 비용
✅ 사용 시기
상황 추천
트래픽 적음, 단순 구현 RestTemplate 블로킹
고트래픽, 동시 요청 많음 WebClient 논블로킹
마이크로서비스, API 호출 잦음 WebFlux 필수

📌 관계 요약

  블로킹 논블로킹
동기 일반적 사용 드물음
비동기 드물음 WebClient 등
✅ 쓰레드 측면
  • 블로킹: 요청당 쓰레드 필요, 낭비
  • 논블로킹: 적은 쓰레드로 효율
✅ 이벤트 루프
  • 논블로킹 핵심
  • IO 등록 후 상태 확인, 완료 시 콜백

📌 마무르기

  • 프로세스 = 독립 실행 단위
  • 쓰레드 = 공유 작업 흐름
  • 블로킹 = 쓰레드 대기 많음
  • 논블로킹 = 효율적 처리
  • 멀티플렉서 = IO 감시와 알림
  • WebClient = 고성능 키
  • 비동기 논블로킹 조합이 트렌드

✍ 느끼며

동기 비동기 블로킹 논블로킹 처음엔 혼란
프로세스 쓰레드 원리 파악 후 차이 보임

왜 논블로킹이 쓰레드 절약하고 성능 좋은지 이해
IntelliJ로 WebClient 디버깅 해보면 실감

상황별 선택이 핵심

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참고