비동기(Asynchronous)와 논블로킹(Non-blocking)은 현대 소프트웨어 개발에서 매누 중요한 개념이다.

블로킹과 논블로킹

이 두 가지는 작업이 완료될 때까지 호출자(Caller)의 프로그램 흐름이 멈추는지(블로킹) 멈추지 않는지(논블로킹)에 초점을 둔다.
주로 I/O 작업(파일 읽기, 네트워크 요청, 데이터베이스 쿼리 등)에서 이 개념이 중요하게 사용된다.

블로킹 (Blocking)

어떤 함수나 메소드를 호출했을 때 그 함수나 메소드의 작업이 완전히 완료될 때까지 호출한 곳(호출자)의 다음 코드가 실행되지 않고 기다리는 방식이다.

• 예를 들어 파일을 읽는 함수를 호출하면, 파일 읽기가 끝날 때까지 CPU는 다른 일을 하지 않고 기다리게 된다.
• 단점: CPU가 I/O 작업의 완료를 기다리느라 유휴 상태가 되어 자원 활용 효율이 떨어질 수 있다.
  • 특히 동시성(Concurrency)이 중요한 애플리케이션에서는 성능 저하의 주범이 된다.
• 예시: 전통적인 서블릿 기반 웹 서버에서 하나의 요청이 데이터베이스 쿼리를 날리면 해당 요청을 처리하는 스레드는 쿼리 결과가 올 때까지 블로킹된다.

논블로킹(Non-blocking)

어떤 함수나 메소드를 호출했을 때 그 함수나 메소드가 작업을 바로 시작하고 작업이 완료되기를 기다리지 않고 즉시 호출자에세 제어권을 반환하는 방식이다.

• 호출자는 함수가 작업을 진행하는 동안 다른 작업을 계속 수행할 수 있다.
• 작업이 완료되면 보통 콜백(Callback)이나 이벤트(Event), 퓨처(Future)/프로미스(Promise) 같은 메커니즘을 통해 결과가 통지된다.
• 장점: CPU가 I/O 작업 완료를 기다리지 않고 다른 유용한 작업을 수행할 수 있으므로 자원 활용 효율을 높이고 더 많은 동시 요청을 처리할 수 있다.
• 예시: 스프링 WebFlux에서 WebClient를 통해 외부 API를 호출하면 요청을 보낸 후 즉시 제어권을 반환하고 응답이 오면 미리 등록된 콜백 함수가 실행된다.

동기와 비동기

이 두 가지는 작업의 수행 순서와 결과 처리 방식에 초점을 맞춘다.

동기 (Synchronous)

호출한 함수나 메소드의 작업이 순서대로 실행되며 이전 작업이 완료된 후에 다음 작업이 시작되는 방식이다.

• 작업의 시작과 끝이 일치한다.
  • 호출자가 작업을 시작하고 그 작업의 결과를 받을 때까지 기다린다.
• 단점: 한 작업이 오래 걸리면 전체 프로그램의 흐름이 지연될 수 있다.
• 예시: 일반적인 함수 호출이나 순차적인 코드 실행.

비동기 (Asynchronous)

호출한 함수나 메소드의 작업이 백그라운드에서 실행되고 호출자는 그 작업이 완료되기를 기다리지 않고 다음 코드를 계속 실행하는 방식이다.

• 작업의 시작과 끝이 일치하지 않는다.
  • 호출자는 작업을 시작만 하고 나중에 작업이 완료되면 그 결과를 통보받는다.
  • 결과는 콜백 함수, 이벤트 리스터, Future/Promise, 리액티브 스프림 등 다양한 메커니즘을 통해 처리된다.
• 장점: 오래 걸리는 작업이 메인 스레드를 블로킹하지 않아 애플리케이션의 응답성을 유치하고 여러 작업을 동시에 효율적으로 처리할 수 있다.
• 예시: 웹 브라우저에서 서버에 이미지를 요청하고 이미지가 로딩되는 동안 사용자는 웹 페이지의 다른 부분을 스크롤하거나 클릭할 수 있다. 이미지가 로딩되면 그때 화면에 나타난다.

요약 및 관계

	블로킹 (Blocking)	논블로킹 (Non-blocking)
동기 (Synchronous)	작업을 시작하면 완료될 때까지 기다린다(순서 유지, 제어권 반환 X)	거의 사용되지 않는다(제어권을 바로 반환하지만 결과는 즉시 제공)
비동기 (Asynchronous)	작업을 시작하면 백그라운드에서 실행(순서 무관, 제어권 바로 반환)	작업을 시작하면 백그라운드에서 실행(순서 무관, 제어권 바로 반환)

• 블로킹과 논블로킹은 어떻게 제어권을 반환하는가에 초점을 둔다.
• 동기와 비동기는 작업의 완료를 어떻게 기다리는가에 초점을 둔다.

가장 흔하고 효율적인 조합은 비동기 논블로킹이다.

• 논블로킹: 작업을 시작하면 제어권을 즉시 반환하여 호출자가 다른 일을 할 수 있게 한다.
• 비동기: 작업이 백그라운드에서 실행되며 완료되면 나중에 콜백 등으로 결과를 알려준다.
• 스프링 WebFlux와 같은 리액티브 프레임워크가 바로 이 비동기 논블로킹 방식을 사용한다. 이를 통해 적은 수의 스레드로도 높은 동시성을 달성하여 효율적인 자원 사용과 높은 처리량을 제공한다.