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비동기 지원

GameAnvil은 다음과 같은 목적을 위해 비동기 처리를 지원합니다.

관점 설명
코드 생산성 간결하고 짧아지는 코드비동기화 방식에 따라서는 콜백 처리나 스레드 위임 등의 처리는 모두 생략 가능
비동기화 방식에 따라서는 콜백 처리나 스레드 위임 등의 처리는 모두 생략 가능
성능 드라이버나 라이브러리 수준에서 최적의 구현을 제공해 줄 경우 성능 UP
외부 스레드 풀을 이용한 스레드 단위의 비동기 처리는 리소스 소비와 비용이 큼
가상 스레드 지원 스레드가 아닌 가상 스레드 중심의 비동기 처리
Future 지원 강화

GameAnvil의 API도 다른 많은 비동기 방식 API들처럼 Future를 리턴하는 방식으로 동작합니다. 더욱 자유롭게 코드 흐름을 만들 수 있습니다. GameAnvil에서 Virtual Thread를 공식 지원하기 때문에, 블로킹 코드를 호출하더라도 Java 21을 지원하는 코드라면 Platform Thread 가 아닌 Virtual Thread가 블록이 됩니다. 


Future<Packet> packetFuture = user.requestToNode(nodeId, myRequest1);
Future<Response> httpFuture = getHttpClient().executeRequest(myRequest2);
Packet packetResponse = packetFuture.get();  
Response httpResponse = httpFuture.get();  // Java 21 에서는 Virtual Thread 만 블락

[참고]

Platform Thread : 기존 Java에서 사용한 Thread. OS 스레드 혹은 자바 스레드입니다.

Virtual Thread: Java 21에서 추가된 새로운 Thread입니다 이전 버전 GameAnvil의 Fiber 와 유사한 동작을 합니다 자세한 동작은 여기를 참고하십시오.

RDBMS 지원

기존 Java 에서 많은 RDBMS 드라이버는 java.sql.DriverManager 를 사용하고 있으므로 쿼리는 블로킹입니다. 그러나 Java 21 에서는 Virtual Thread 위에서 실행 시 이러한 블로킹 쿼리를 Virtual Thread 만 정지하는 형태로 바꿔 실행하여 비동기를 활용한 향상의 이점을 누릴 수 있습니다. GameAnvil 역시 Virtual Thread 위에서 실행하여 비동기 쿼리를 통한 성능 향상이 가능합니다. 이러한 드라이버는 대표적으로 MySQL Connector/J 가 있겠습니다.

비동기 규칙을 자세하게 설정하고 블록킹 방식의 드라이버보다 성능 향상을 필요로 할 때는 Future 방식으로 비동기 처리를 해주는 jasync-sql과 같은 드라이버를 사용할 수 도 있습니다. jasync-sql 를 사용 시 높은 유연성과 성능을 기대할 수 있지만 GameAnvil 에서 실행 시 몇가지 주의할 점이 있습니다. 이에 대한 내용은 아래 Pinning 문제 문단을 참고하십시오.

[참고]

모든 라이브러리가 Virtual Thread 를 지원하는 것은 아닙니다. 이전 버전에 맞춰 제작된 라이브러리를 GameAnvil 에서 실행 시 정상적으로 동작하지 않을 수 있습니다. 예를 들어 MySQL Connector/J 는 9.x 버전 부터 Virtual Thread 를 지원합니다. 8.x 버전을 사용 시 정상적으로 동작하지 않을 수 있습니다.

Redis 지원

많이 사용되고 있는 라이브러리는 Jedis 를 사용하고 있는 곳이 더 많지만 엔진팀 내부 확인 결과 Jedis 는 Virtual Thread 사용 시 스레드가 잠기는 문제가 발생할 수 있습니다. GameAnvil 에서는 Virtual Thread 를 사용하고 있어 이러한 문제가 자주 발생하며 문제 발생 시 디버깅이 어려워 매우 탐지하기 어렵습니다. 만약 Jedis 사용을 고려하고 있다면 Lettuce 사용을 권장합니다. 이미 Jedis 를 사용하고 있어 마이그레이션이 어려울 때는 다음과 같이 다른 스레드 풀에서 jedis 를 실행하는 코드로 사용하여 스레드가 잠기는 문제를 회피할 수 있습니다.

final String myKey = ForkJoinPool.commonPool().submit(() -> {
    return jedis.get("my_key");
});

GameAnvil 에서는 Redis 사용을 위해 Lettuce 사용을 권장합니다. Lettuce 를 GameAnvil 에서 사용 시 높은 성능을 기대할 수 있지만 몇가지 주의할 점이 있습니다. 이에 대한 내용은 아래 Pinning 문제 문단을 참고하십시오

Pinning 문제

  • Virtual Thread 의 synchronized 블록 안에서 Virtual Thread 를 일시 정지하는 코드를 사용 시 Virtual Thread 가 잠기는 문제가 발생할 수 있습니다. 간단한 재현 방법은 다음과 같습니다.
// Main.java
int loopCount = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
List<Thread> threads = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < loopCount; i++) {
    Thread t = Thread.ofVirtual().start(() -> {
        System.out.println("hello"); // System.out.println 안에서 ReentrantLock 를 사용합니다
        synchronized (Main.class) {
            System.out.println("synchronized");
        }
    });
    threads.add(t);
}

for (Thread thread : threads) {
    thread.join();
}

위 코드를 실행시 프로그램이 종료되지 않습니다. System.out.println 안에서 ReentrantLock 를 사용 하고 있기 때문에 잠기는 문제인데 이렇게 잠기게된 Virtual Thread 는 혼자서는 탈출 할 수 없으며 다른 스레드가 Virtual Thread 를 풀어줘야만 계속 동작할 수 있습니다. 위 예제에서는 availableProcessors * 2 로 작성되어 항상 프로그램이 멈추게 됩니다만 이 코드를 availableProcessors - 1 로 변경 후 실행 시 정상적으로 종료됩니다. Virtual Thread 를 실행하는 Carrier Thread 풀의 기본 값이 availableProcessors 이기 때문입니다.

이러한 문제를 테스트 환경에서 제거하기 위하여 아래 JVM 옵션을 추가할 수 있습니다

-Djdk.tracePinnedThreads=full

VM 옵션 추가 후 위 프로그램을 다시 실행 시 아래와 같은 경고가 출력되어 문제가 발생하는 코드를 확인할 수 있습니다.

Thread[#46,ForkJoinPool-1-worker-3,5,CarrierThreads]
    java.base/java.lang.VirtualThread$VThreadContinuation.onPinned(VirtualThread.java:183)
    java.base/jdk.internal.vm.Continuation.onPinned0(Continuation.java:393)
    java.base/java.lang.VirtualThread.park(VirtualThread.java:582)
    java.base/java.lang.System$2.parkVirtualThread(System.java:2643)
    java.base/jdk.internal.misc.VirtualThreads.park(VirtualThreads.java:54)
    java.base/java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:219)
    java.base/java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire(AbstractQueuedSynchronizer.java:754)
    java.base/java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire(AbstractQueuedSynchronizer.java:990)
    java.base/java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.lock(ReentrantLock.java:153)
    java.base/java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lock(ReentrantLock.java:322)
    java.base/jdk.internal.misc.InternalLock.lock(InternalLock.java:74)
    java.base/java.io.PrintStream.writeln(PrintStream.java:824)
    java.base/java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:1168)
    org.example.Main.lambda$main$0(Main.java:30) <== monitors:1
    java.base/java.lang.VirtualThread.run(VirtualThread.java:309)

GameAnvil 에서는 엔진 사용을 위해 커스텀한 Virtual Thread 를 사용하고 있기 때문에 위와 같은 문제가 발생 시 잠금이 해제되지 않을 수 있습니다. jasync-sql, Lettuce 사용 시 에도 Connection 을 만드는 부분에서 Pinning 경고가 출력합니다. Connection 연결 이외에서는 문제가 발생하지 않으므로 Connection 생성 시 메인 스레드 혹은 다른 스레드 에서 생성하는 작업을 넣어주는 것이 필요합니다. 아래는 jasync-sql 을 사용하여 GameAnvil 서버 시작 전 먼저 MySql ConnectionPool 을 만드는 예제입니다.

public static Connection connectionPool;
public static void main(String[] args) {
    // 먼저 Database를 연결합니다
    connectionPool = MySQLConnectionBuilder.createConnectionPool(
        "jdbc:mysql://localhost/test", config -> {
            config.setUsername("db_user");
            config.setPassword("db_password");
            config.setMaxActiveConnections(30);
            return Unit.INSTANCE;
        });

    // 이후 GameAnvil 초기화를 합니다
    GameAnvilServer gameAnvilServer = GameAnvilServer.getInstance();
}

이러한 Pinning 에 대한 자세한 설명은 openJDK 의 Virtual Threads#Pinning 항목 에서 확인할 수 있습니다. Virtual Thread 에서 synchronized 제한은 이후 Java 릴리즈에서 제거될 수 있습니다. 자세한 사항은 Synchronize Virtual Threads without Pinning 에서 확인할 수 있습니다.

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