System.out.println의 성능이 좋지 않은 이유
1) 동기화(synchronized)로 인한 병목 현상
- System.out.println은 기본적으로 동기화(synchronized)된 메서드입니다. 동기화된 메서드는 여러 스레드가 동시에 접근할 수 없기 때문에, 한 스레드가 작업 중이면 다른 스레드는 대기해야 합니다. 멀티스레드 환경에서 System.out.println을 빈번하게 사용하면 성능 병목이 발생할 수 있습니다.
2) I/O 작업으로 인한 성능 저하
- System.out.println은 출력을 위해 I/O 작업을 수행하며, 이는 메모리 내 연산보다 속도가 느립니다. 특히, 콘솔 출력은 각 호출마다 별도의 시스템 콜이 발생하는데, 시스템 콜 과정에서 추가적인 CPU 오버헤드가 발생합니다. 또한 blocking I/O 방식으로 동작하기 때문에, 작업이 완료될 때까지 대기해야 하므로 다른 작업을 동시에 처리하지 못하는 비효율성이 발생합니다.시스템 콜이 자주 호출될수록 CPU와 메모리 리소스를 많이 사용하게 되며, 프로그램의 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
시스템 콜이란, 프로그램이 CPU에서 사용자 모드(User Mode)로 실행되다가, 운영 체제의 커널 기능을 사용해야 할 때 커널 모드(Kernel Mode)로 전환하는 작업을 의미합니다.
3) 즉시 출력 방식으로 인한 비효율성
- System.out.println은 호출할 때마다 즉시 출력을 수행하므로, 각 출력마다 시스템 콜을 별도로 요청하게 됩니다. 이 방식은 버퍼링 없이 매번 직접 출력을 처리하기 때문에 다량의 출력을 효율적으로 관리하지 못하고, 자원 소모가 증가하게 됩니다.
System.out.println 대신 로깅 프레임워크를 사용해야 하는 이유
1) 멀티스레드 환경에서의 비동기 로깅 지원
- 로깅 프레임워크(Log4j, Logback 등)는 비동기 로깅을 통해 로그를 메인 스레드와 분리된 스레드에서 처리할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 로그 출력이 완료될 때까지 메인 스레드가 대기하지 않고, 다른 작업을 이어갈 수 있어 성능 병목을 줄일 수 있습니다.
분리된 스레드가 로그를 처리하는 방식
큐에 로그 메시지 저장 -> 백그라운드 로깅 스레드의 대기와 감시 -> 큐에서 로그 메시지 가져오기 -> 버퍼링과 일괄 처리 -> 출력 작업 수행
2) 효율적인 버퍼링과 일괄 처리
- 로깅 프레임워크는 버퍼링을 통해 일정량의 로그를 모아 한 번에 출력할 수 있습니다. 이를 통해 매번 개별 출력마다 시스템 콜을 발생시키지 않고, I/O 작업을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 이 방식은 System.out.println보다 자원 사용을 줄일 수 있습니다.
3) 유연한 로그 레벨 관리 및 필터링 기능
- 로깅 프레임워크는 DEBUG, INFO, WARN, ERROR 등 로그 레벨 설정과 필터링 기능을 통해 환경에 따라 필요한 로그만 출력할 수 있습니다.
운영 환경에서는 ERROR 수준의 로그만 출력하고, 개발 환경에서는 모든 로그를 출력하는 등의 관리가 가능합니다. 이는 불필요한 I/O 작업을 줄여 성능을 높이고, 유지 관리도 용이하게 합니다.
4) 다양한 출력 옵션 제공
- 로깅 프레임워크는 콘솔 외에 파일, 데이터베이스, 원격 서버 등 다양한 출력 대상을 지원하여 로그를 보다 유연하게 관리할 수 있습니다. System.out.println은 단순히 콘솔에 출력하는 기능만 제공하므로, 로깅 프레임워크에 비해 한계가 큽니다.
