Spring VirtualThread Sample Project

Java 25 + Spring Boot 4.0.5로 VirtualThread (Project Loom)의 사용 및 활용을 시연하는 샘플 프로젝트입니다.

프로젝트 개요

이 프로젝트는 Java의 VirtualThread 기능을 Spring Boot 환경에서 어떻게 활용하는지 실제 코드로 보여줍니다.

주요 기능

1. VirtualThread 기본 사용

   • @Async를 사용한 비동기 처리
   • ExecutorService를 통한 직접 VirtualThread 생성
   • VirtualThread 풀 관리

2. Platform Thread vs VirtualThread

   • 메모리 사용량 비교
   • 성능 비교
   • 스레드 생성 비용 차이

3. Thread Pinning 문제 및 해결

   • Java 21의 synchronized 키워드 Thread Pinning
   • Java 24의 synchronized 개선사항
   • ReentrantLock을 사용한 해결책
   • Lock 성능 비교

기술 스택

항목	버전
Java	25
Spring Boot	4.0.5
Build Tool	Maven 3.6+
Logging	SLF4J + Logback

프로젝트 구조

src/main/java/com/gracefulsoul/virtualthread/
├── VirtualThreadApplication.java          # 메인 애플리케이션
├── controller/
│   └── VirtualThreadController.java       # REST API 컨트롤러
└── service/
    ├── VirtualThreadBasicService.java     # VirtualThread 기본 사용법
    └── ThreadPinningService.java          # Thread Pinning 관련 서비스

실행 방법

필수 사항

• Java 25 이상 설치
• Maven 3.6 이상

빌드 및 실행

# 프로젝트 빌드
mvn clean package

# 애플리케이션 실행
mvn spring-boot:run

# 또는 JAR 파일로 실행
java -jar target/spring-virtual-thread-sample-1.0.0.jar

API 엔드포인트

기본 API

# Health Check
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/health

# 비동기 작업 처리 (Task ID 지정)
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/async/1

# 메모리 사용량 비교 (스레드 개수 지정)
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/memory-comparison/10

Thread Pinning 관련 API

# Java 24+ synchronized 개선 시연
curl -X POST http://localhost:8080/api/virtual-thread/java24-improvement

# Lock 성능 비교 (작업 개수 지정)
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/lock-comparison/100

# Thread Pinning 감지
curl -X POST http://localhost:8080/api/virtual-thread/detect-pinning

# Java 버전별 차이점 조회
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/version-differences

핵심 코드

VirtualThread를 사용한 비동기 처리

@Async("virtualThreadExecutor")
public CompletableFuture<String> processWithVirtualThread(int taskId) {
    long threadId = Thread.currentThread().threadId();
    boolean isVirtual = Thread.currentThread().isVirtual();
    log.info("Task {} - Virtual: {}, ID: {}", taskId, isVirtual, threadId);
    return CompletableFuture.completedFuture("Completed");
}

직접 VirtualThread 생성

try (ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    IntStream.range(0, 10).forEach(i -> {
        executor.submit(() -> {
            log.info("Task {} - Virtual: {}", i, 
                Thread.currentThread().isVirtual());
        });
    });
}

ReentrantLock을 사용한 Thread Pinning 해결

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void threadSafeMethod(int taskId) {
    lock.lock();
    try {
        // Critical section - VirtualThread pinning 없음
        Thread.sleep(100);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

VirtualThread와 Platform Thread 비교

특성	Platform Thread	VirtualThread
메모리	~2MB	~1KB
생성 시간	느림	빠름
컨텍스트 스위칭	비쌈	저렴함
동시 생성 개수	수천 개	수백만 개
I/O 블로킹	OS 스레드 블록	가상 스레드만 블록
Thread Pinning	없음	synchronized 사용 시 발생

Thread Pinning 이슈

Java 21의 문제점

synchronized 키워드 사용 시 VirtualThread가 Carrier Thread(Platform Thread)에 고정되어 다른 VirtualThread가 사용할 수 없는 문제 발생

// Java 21에서 Thread Pinning 발생
public synchronized void criticalSection() {
    // VirtualThread가 여기에 고정됨
}

Java 24의 개선

synchronized 키워드가 자동으로 최적화되어 간단한 경우에는 Thread Pinning 없음

권장 해결책

ReentrantLock 사용

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void criticalSection() {
    lock.lock();
    try {
        // Thread Pinning 없음
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

로깅 설정

application.yml

spring:
  threads:
    virtual:
      enabled: true
  application:
    name: spring-virtual-thread-sample

server:
  tomcat:
    threads:
      max: 200
      min-spare: 10

성능 테스트

프로젝트에 포함된 성능 테스트를 실행하여 Platform Thread와 VirtualThread의 성능 차이를 확인할 수 있습니다.

# 메모리 사용량 비교 테스트
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/memory-comparison/1000

# Lock 성능 비교 테스트
curl http://localhost:8080/api/virtual-thread/lock-comparison/10000

참고 자료

• Project Loom - OpenJDK
• Java 21 Release Notes
• Java 24 Release Notes
• Spring Framework 4.0 Release Notes
• Virtual Threads - Java Documentation

라이센스

MIT License

작성자

GracefulSoul (Kim)