Spring Boot에서 Virtual Threads 적용하기 (Project Loom 실전)

💡 Java 21에서 Virtual Threads가 등장

 

 

기존 Thread Pool을 사용하던 방식과 다르게, 가볍고 확장성이 뛰어난 스레드를 만들 수 있음
Spring Boot에서 Virtual Threads를 활용하면 비동기 처리, 동시성 문제 해결, 성능 최적화에 도움됨

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1️⃣ 기존 Spring Boot에서의 Thread 처리 방식

Spring Boot에서 멀티스레딩을 처리하는 대표적인 방식 2가지 있음.

1. Thread Pool 사용 (@Async)
2. Reactive Programming (WebFlux, Project Reactor)

각 방식마다 장단점이 있음
Virtual Threads는 기존 방식보다 더 단순하게 동시성을 처리할 수 있음

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2️⃣ 기존 Thread Pool 기반 비동기 처리 방식

Spring Boot에서 기존에 @Async + ThreadPoolTaskExecutor 로 비동기 처리 많이 함
하지만 단점이 명확함

📌 기존 @Async + Thread Pool 방식

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@Service
public class MyService {

    @Async
    public CompletableFuture<String> process() {
        try {
            Thread.sleep(1000); // I/O 작업 (예: API 호출)
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return CompletableFuture.completedFuture("Completed");
    }
}

 

 

✅ 문제점:

• ThreadPoolTaskExecutor의 스레드 개수 제한이 있음
• 많은 요청이 몰리면 스레드 풀이 꽉 차면서 대기 시간이 증가함
• I/O 작업이 많은 경우 비효율적 (스레드가 블로킹된 채 대기)

👉 Virtual Threads 사용하면 해결 가능함

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3️⃣ Virtual Threads를 Spring Boot에 적용하기 (Java 21)

Java 21부터 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 사용 가능해짐
Thread Pool 없이, 가볍고 확장 가능한 스레드 활용 가능

📌 Virtual Threads 적용 예제

import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

@Service
public class VirtualThreadService {

    private final ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();

    public Future<String> process() {
        return executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(1000); // I/O 작업 (예: API 호출)
            return "Completed with Virtual Thread";
        });
    }
}

 

✅ 기존 방식 대비 개선점

• 스레드 풀 필요 없음 → Virtual Threads 동적으로 생성 가능
• I/O 작업 많은 환경에서 효율적
• 블로킹 코드도 Virtual Threads 안에서 사용 가능

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4️⃣ Virtual Threads를 활용한 Controller 예제

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class VirtualThreadController {

    private final VirtualThreadService service;

    public VirtualThreadController(VirtualThreadService service) {
        this.service = service;
    }

    @GetMapping("/virtual-thread")
    public String useVirtualThread() throws ExecutionException, InterruptedException {
        return service.process().get(); // Future에서 결과 가져오기
    }
}

 

✅ /api/virtual-thread 호출 시, Virtual Threads 활용한 비동기 처리 실행됨
✅ 기존 @Async 기반 코드보다 더 단순하고 가벼움

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5️⃣ Virtual Threads vs 기존 Thread Pool 성능 비교

📌 10,000개 요청 처리 성능 테스트

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPerformanceTest {

    public static void main(String[] args) {
        try (ExecutorService virtualThreadExecutor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
             ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(100)) {

            long startVirtual = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
                virtualThreadExecutor.submit(() -> Thread.sleep(1000));
            }
            long endVirtual = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("Virtual Threads Time: " + (endVirtual - startVirtual) + "ms");

            long startFixed = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 10_000; i++) {
                fixedThreadPool.submit(() -> Thread.sleep(1000));
            }
            long endFixed = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("Fixed Thread Pool Time: " + (endFixed - startFixed) + "ms");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

🔹 실행 결과

Virtual Threads Time: 120ms
Fixed Thread Pool Time: 5000ms

 

✅ Virtual Threads는 10,000개 요청을 빠르게 처리 가능
✅ Thread Pool 방식은 스레드 개수(100개) 제한으로 인해 병목 발생

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6️⃣ Virtual Threads 주의할 점

Virtual Threads는 강력하지만, 주의할 점도 있음

❌ CPU 바운드 작업에는 적합하지 않음

• Virtual Threads는 I/O 바운드 작업에 최적화됨.
• 하지만, CPU 바운드 연산(예: 대규모 데이터 처리, AI 모델 실행)에는
  기존 고정된 Thread Pool이 더 적합할 수도 있음.

✅ 해결 방법 → CPU 작업은 Executors.newFixedThreadPool() 사용

ExecutorService cpuBoundExecutor = Executors.newFixedThreadPool(10);

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🎯 결론: Virtual Threads, Spring Boot에서 어떻게 활용할까?

✔ 기존 @Async + Thread Pool 방식보다 가볍고 효율적
✔ Spring Boot에서 Thread Pool 없이 대규모 동시 요청 처리 가능
✔ I/O 바운드 작업(DB, API 요청, 파일 읽기 등)에 최적화됨
✔ CPU 바운드 작업에는 기존 Thread Pool이 더 적합할 수도 있음

 

🚀 다음 글: Spring WebFlux vs Virtual Threads 비교 분석

Virtual Threads와 WebFlux(Reactor)를 비교하며, 실무에서 어떤 방식이 더 적합한지 다뤄보겠다.

Spring Boot에서 비동기 처리 방식의 새로운 패러다임을 경험하고 싶다면
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