ExecutorService와 CountDownLatch

1. 등장 배경

멀티스레드 환경을 전제로 한 테스트 코드는 단순히 코드를 병렬로 실행하는 것만으로는 충분하지 않다.

특히 대량 작업을 검증하는 테스트에서는 다음 조건을 동시에 만족해야 한다.

대량 작업을 병렬로 실행할 수 있어야 하고
각 작업은 서로 독립적으로 수행되어야 하며
모든 작업이 끝난 시점을 보장해야 한다

Java 표준 동시성 도구인 ExecutorService와 CountDownLatch를 어떻게 조합해 이러한 요구사항을 충족할 수 있다.

2. ExecutorService 설계

2.1 ExecutorService의 역할

ExecutorService는 Java에서 제공하는 스레드 풀 기반 비동기 작업 실행 프레임워크다.

이 구조의 목적은 다음과 같다.

작업 단위를 명시적으로 분리하고
스레드 생명주기를 직접 관리하지 않으며
제한된 자원 내에서 병렬 실행을 제어하는 것

2.2 FixedThreadPool 선택 이유

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

이 테스트에서는 FixedThreadPool을 사용했다.
이는 병렬 실행 자체보다 ‘제어 가능한 병렬성’이 더 중요했기 때문이다.

이 선택으로 다음이 보장된다.

동시에 실행 가능한 스레드는 최대 10개
초과 작업은 큐에 대기
스레드는 재사용되어 생성 비용이 반복되지 않음

병렬 실행을 하되, 시스템 자원은 통제된 상태로 유지한다.

테스트 코드에서 무제한 스레드 생성은 다음 문제를 유발할 수 있다.

DB 커넥션 고갈
CPU 스케줄링 붕괴
테스트 실패 원인 왜곡

따라서 이 구조에서는 고정 크기 스레드 풀을 사용해 테스트 환경을 안정화했다.

2.3 submit()과 실행 모델

executorService.submit(() -> insert());

submit() 호출 이후의 실행 흐름은 메인 스레드가 아닌 워커 스레드에서 진행된다.

즉, 이 구조는 테스트를 명시적인 멀티스레드 환경으로 전환시키는 진입점이다.

3. 작업 분할 전략

작은 작업 단위를 다수 병렬로 실행하는 구조

static final int BULK_INSERT_SIZE = 2_000;
static final int EXECUTE_COUNT = 6_000;

테스트의 작업 단위와 병렬성 수준을 동시에 정의한다.

하나의 작업은 작게 유지
실패 시 영향 범위를 최소화
병렬 실행을 통해 전체 처리량 확보

4. CountDownLatch 설계

4.1 CountDownLatch의 필요성

멀티스레드 테스트에서 가장 흔한 오류는 모든 작업이 끝나기 전에 테스트 메서드가 종료되는 것이다.

이 문제를 방지하기 위해 모든 작업의 종료 시점을 명시적으로 동기화할 필요가 있다.

이 역할을 수행하는 도구가 CountDownLatch다.

4.2 동작 방식

초기 카운트 = 실행해야 할 작업 수
각 작업 종료 시 countDown() 호출
메인 스레드는 await()에서 대기
카운트가 0이 되면 테스트 종료

CountDownLatch는 병렬 작업의 완료 시점을 보장하는 동기화 장치다.

5. 개념이 실제 코드에 적용된 형태

지금까지 설명한 구조는
아래와 같은 테스트 코드에서 사용된다.

핵심 흐름만 남기고, 부수적인 요소는 생략했다.

@SpringBootTest
class DataInitializer {
 
    // EntityManager, TransactionTemplate 주입 생략
 
    static final int BULK_INSERT_SIZE = 2_000;
    static final int EXECUTE_COUNT = 6_000;
 
    CountDownLatch latch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
 
    @Test
    void initialize() throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
 
        for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                insert();          // 작업 단위
                latch.countDown(); // 작업 종료 신호
            });
        }
 
        latch.await();              // 모든 작업 완료 대기
        executorService.shutdown(); // 스레드 풀 종료
    }
 
    void insert() {
        // TransactionTemplate 내부에서
        // BULK_INSERT_SIZE 만큼 데이터 처리
    }
}

ExecutorService → 병렬 실행 환경 제공
CountDownLatch → 종료 시점 보장
트랜잭션 / 비즈니스 로직 → 별도 책임

6. ExecutorService와 트랜잭션의 관계

ExecutorService는 트랜잭션을 전혀 알지 못한다.

따라서 멀티스레드 환경에서는 트랜잭션 경계를 어디서 열 것인지가 설계의 핵심이 된다.

이 문제를 해결하기 위해 트랜잭션을 코드 블록 단위로 제어하는 TransactionTemplate를 사용했다.

해당 내용은 멀티스레드 환경에서의 트랜젝션 관리에 정리했다.

7. CompletableFuture를 사용하지 않은 이유

Java의 CompletableFuture 역시 비동기 작업을 병렬로 실행할 수 있는 도구다. 그러나 이 문서의 테스트 구조에서는 다음 이유로 사용하지 않았다.

작업 간 의존성이 없고
결과를 조합할 필요가 없으며
모든 작업이 끝났는지 여부만 중요했기 때문이다

이 경우 ExecutorService + CountDownLatch 조합이 구조적으로 단순하고, 의도가 명확하다.

8. 정리

ExecutorService는 병렬 실행을 담당
FixedThreadPool은 자원 통제를 위한 선택
CountDownLatch는 테스트 종료 시점 보장
실행 제어와 트랜잭션 관리는 의도적으로 분리

Gonagi