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☕ Java Backend Core

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tags학습, 개발-cs, 언어, java, 개발, 동시성, io, 네트워크, was

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☕ Java Backend Core

NOTE

자바 백엔드 개발자 필수 지식 총정리. 단순 문법 암기가 아닌 “왜 이 기술이 탄생했는가?”의 흐름으로, 스레드 → 동시성 → I/O → 네트워크 → WAS 구현까지 하나의 맥락으로 이해한다.

📌 개념

Part 1. 멀티스레드와 동시성 (Thread & Concurrency)

1. 스레드 기초 (Thread vs Runnable)

TIP

  • Runnable : 작업 내용 (해야 할 일)
  • Thread : 작업자 (일을 하는 놈)
Runnable task = () -> System.out.println("작업 시작");
Thread thread = new Thread(task);
thread.start(); // 반드시 start()
  • run() → 단순 메서드 호출
  • start() → 새 Stack 생성 + 병렬 실행

WARNING

스레드와 작업을 분리해야 스레드 풀, Executor 프레임워크로 확장 가능

2. 동시성 문제 해결 (Synchronized & Volatile)

WARNING

여러 스레드가 하나의 자원에 동시에 접근 → Race Condition 발생

🔹 volatile (가시성)

  • CPU 캐시 ❌
  • 메인 메모리(RAM) ⭕
  • 값 변경을 다른 스레드가 즉시 인지

WARNING

원자성은 보장하지 않음

🔹 synchronized (원자성)

  • 한 번에 하나의 스레드만 접근
  • 임계 영역(Critical Section) 보호
public synchronized void withdraw(int amount) {
    if (balance >= amount) balance -= amount;
}

3. 스레드 협력의 진화 (Wait & Notify)

CAUTION

Busy Waiting은 CPU 낭비 → “자면서 확인” ❌ → “깨워달라고 요청” ⭕

1단계: wait / notify

  • Object 기본 메서드
  • notifyAll() → 관련 없는 스레드까지 깨움 (비효율)

2단계: Lock / Condition (실무 권장)

TIP

핵심은 ‘대기실 분리’

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition producerCond = lock.newCondition();
Condition consumerCond = lock.newCondition();
  • 생산자 / 소비자 대기 공간 분리
  • 필요한 대상만 signal()

4. 스레드 풀 (ThreadPoolExecutor)

WARNING

스레드 생성은 매우 비쌈 → 미리 만들고 재사용

💡 실무 핵심 전략

  • Executors.newFixedThreadPool() ❌
  • ThreadPoolExecutor 직접 생성 ⭕
  • 큐 사이즈 제한 필수 (OOM 방지)
ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(
    10, 20, 60, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(100),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

TIP

CallerRunsPolicy

  • 큐가 꽉 차면
  • 요청한 스레드가 직접 처리
  • 자연스러운 Backpressure 발생

Part 2. 입출력과 성능 최적화 (I/O)

1. 버퍼링 (Buffered I/O)

TIP

디스크 접근(System Call)은 매우 느리다

  • 1바이트씩 ❌
  • 버퍼 단위 ⭕
try (BufferedInputStream bis =
     new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.dat"))) {
    bis.read();
}
  • **기본 스트림 + 보조 스트림(체인 구조)**가 정석

2. 문자 인코딩 (Charset)

TIP

컴퓨터는 byte만 이해한다 → 문자 처리는 인코딩 규칙이 필요

Reader reader =
    new InputStreamReader(socket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8);

WARNING

한글 깨짐의 99% 원인 → InputStreamReader에서 인코딩 미지정

3. 자원 정리 (try-with-resources)

WARNING

close() 안 하면 → 파일 핸들 / 소켓 고갈 → 서버 다운

try (InputStream in = ...) {
    // 자동 close
}

4. File vs Files (java.io vs java.nio)

구분FileFiles
세대구형Java 7+
특징기능 제한실무용 유틸
추천❌⭕

TIP

실무 기본은 Files + Path

🔽 (토글) Blocking I/O의 한계

  • read/write는 Blocking
  • I/O 대기 동안 스레드 멈춤
  • 동시 요청 증가 → 스레드 폭증
  • 이 한계를 해결하기 위해 NIO / Netty / WebFlux 등장

Part 3. 네트워크와 웹 서버 구현 (Network & WAS)

1. 소켓 통신

  • ServerSocket : 문지기 (accept() → Blocking)
  • Socket : 연결된 통로

WARNING

요청 하나당 스레드 하나 필요 → Thread Pool 필수

2. 리플렉션 (Reflection)

TIP

실행 중(Runtime)에 클래스 구조를 분석하고, 메서드를 이름으로 호출하는 기술

Class<?> clazz = controller.getClass();
Method method = clazz.getMethod("site1");
method.invoke(controller);

TIP

Spring이 개발자 코드를 실행할 수 있는 핵심 원리

3. 애노테이션 (Annotation)

TIP

런타임에 읽을 수 있는 메타데이터

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
  • 리플렉션 + 애노테이션 = 프레임워크의 자동화

4. 미니 WAS 아키텍처

구성 요소역할Spring 매칭
HttpServer포트 오픈Tomcat
HandlerMappingURL → 메서드HandlerMapping
Dispatcher동적 실행DispatcherServlet
Controller비즈니스 로직@Controller

5. Dispatcher 성능 최적화

WARNING

초기 방식: 요청마다 전체 탐색 → O(N)

TIP

개선 방식

  1. 서버 시작 시 스캔
  2. Map<URL, Method> 캐싱
  3. 요청 시 O(1) 조회

6. DI의 본질 (구성과 사용의 분리)

MemberController controller =
    new MemberController(memberRepository);
  • 컨트롤러는 구현체를 모름
  • 조립은 외부에서 수행

TIP

이 과정을 자동화한 것이 Spring DI Container

🌱 마무리

TIP

프레임워크는 문제를 대신 해결해주지만, 이해한 개발자만이 올바른 선택을 할 수 있다.

  • ✔ 성능 이슈 분석
  • ✔ 서버 장애 대응
  • ✔ 아키텍처 판단

👉 프레임워크를 쓰는 사람이 아니라, 이해하고 지배하는 사람

관련 문서

그래프 뷰

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