Welcome to Parallel C#(5) - 병렬작업에서 예외가 생기면 어케...?

- 인생이 원하는 대로 가지는 않더라.

우리는 인생을 살면서, 여러가지 계획을 세웁니다. 하지만, 보통 계획을 세울 때, 예외적인 상황을 감안하지 않는 경우가 많습니다. 그래서 늘 일정은 실패로 끝나게 되고, '아, 난 안되나 보다.'하고 절망하게 되는 것이죠. 자세한 내용은 최인철 교수님의 '프레임'을 참고하시면..... 순간 책 소개 코너로 빠져들뻔 했군요. 어헣.

아무튼, 우리는 인생에서 뿐만 아니라 프로그래밍에서도 생각외의 순간을 많이 만나게 됩니다. '도대체 어떤 **가 이런 거 까지 해볼까?'하는 생각으로 안이하게 프로그래밍을 하다보면 기상 천외한 버그 리포트를 받게 됩니다. 그래서 예외 처리가 중요한 것이죠. 오늘은 병렬 프로그래밍에서 예외 처리 하는 법에 대해서 간단하게 이야기를 해보려고 합니다.


- 차이점 하나.

기존의 프로그래밍에서는 그저 예외를 발생시 처리하고 싶은 구문을 try로 감싸면 되었는데요. 병렬 프로그래밍에서는 어떨까요? Task.Start()를 try로 감싸면 결과를 얻을 수 있을까요? 한번 실험해보죠.

using System; using System.Threading.Tasks; namespace Exam5 {     class Program     {         static string Calc(object from)         {             long sum = 0;             long start = (long)from;             Console.WriteLine("현재 이 메서드를 실행중인 스레드 ID : {0}",                 Task.CurrentId);             for (long i = start; i < 100000000; i++)             {                 sum += i;                 if (i == 100000)                 {                     //100000에 이르면, 그냥 예외를 던진다ㅋ.                     throw new ApplicationException("그냥 에러가 났음");                 }             }             Console.WriteLine("계산 끝");             return sum.ToString();         }         static void Main(string[] args)         {             Task<string> task = new Task<string>(                 Calc, 1L);             try             {                 task.Start();             }             catch (AggregateException ex)             {                 foreach (var item in ex.InnerExceptions)                 {                     Console.WriteLine("에러 : {0}", item.Message);                 }             }             Console.WriteLine(task.Result);         }     } }

<코드1> Start를 try로 감싸기

<코드1>을 보시면, task.Start()를 try로 감싸고 있습니다. 과연 실행중에 던지는 예외를 잘 받을 수 있을까요? 결과는 아래와 같습니다.

현재 이 메서드를 실행중인 스레드 ID : 1 처리되지 않은 예외: System.AggregateException: 하나 이상의 오류가 발생했습니다. ---> System.ApplicationException: 그냥 에러가 났음    위치: Exam5.Program.Calc(Object from) 파일 C:\Users\boram\Documents\Visual St udio 10\Projects\Chapter9\Exam7\Program.cs:줄 21    위치: System.Threading.Tasks.Task`1.InvokeFuture(Object futureAsObj)    위치: System.Threading.Tasks.Task.InnerInvoke()    위치: System.Threading.Tasks.Task.Execute()    --- 내부 예외 스택 추적의 끝 ---    위치: System.Threading.Tasks.Task.ThrowIfExceptional(Boolean includeTaskCance ledExceptions)    위치: System.Threading.Tasks.Task.Wait(Int32 millisecondsTimeout, Cancellatio nToken cancellationToken)    위치: System.Threading.Tasks.Task`1.get_Result()    위치: Exam5.Program.Main(String[] args) 파일 C:\Users\boram\Documents\Visual Studio 10\Projects\Chapter9\Exam7\Program.cs:줄 45 계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

<결과1> <코드1>의 실행 결과

<결과1>을 보면, 예외는 전혀 잡히지 않았습니다. 왜 일까요? 작업에서 실행하는 코드(여기서는 Calc메서드)는 Start메서드 내에서 실행되는 게 아니라, Start메서드로 작업이 시작된 이후에야 별도로 시작되기 때문이죠. 그래서 Start메서드에 try를 걸어봤자 예외는 잡을 수 없습니다.

가만히 생각해보면, 작업 안에서 처리되는 예외(즉, Calc메서드 내에서 발생하고 처리되는 예외)는 전혀 고민할 필요가 없겠죠. 하지만, 처리되지 못한 예외가 발생하는 경우는 바깥에서 처리할 방법을 찾아야 합니다.

CLR 2.0 버전까지는 이런 처리되지 못한 예외가 발생하면, 예외가 버블링되면서, 상위 계층으로 전파되면서 결국에는 윈도우 에러 보고 대화상자를 열게 만들고, 프로그램은 종료되었습니다. 하지만, 작업 내부에서 처리되지 못한 예외라고 하더라도, 작업 바깥에서 처리할 수 있는 방법이 있다면, 프로그램이 종료되는 것 보다는 바깥에서 처리할 수 있게 하는 게 더 나은 방법이겠죠.

작업내부에서 처리 안된 예외(unhandled exception)가 발생했다면, 그 예외는 일단 작업을 마무리 짓는 멤버(Wait(), Result, Task.WaitAll(), Task.WaitAny())가 호출되기 전까지는 조용히 기다립니다. 그리고 마무리 멤버의 호출에서 처리 안된 예외가 발생하게 되는 것이죠. <코드1>에서 Start메서드를 try블록으로 감쌌지만, 예외를 잡을 수 없었던 이유가 바로 여기에 있습니다. 처리 안된 예외는 마무리 멤버와 함께 발생하기 때문이죠. 그러면, <코드1>을 수정해서, 예외를 제대로 잡도록 수정해보겠습니다.

task.Start(); try {     Console.WriteLine(task.Result); } catch (AggregateException ex) {     foreach (var item in ex.InnerExceptions)     {         Console.WriteLine("에러 : {0}", item.Message);     } }

<코드2> Result를 try로 감싸라.

<코드2>를 보면, 작업을 마무리 짓는 멤버 중의 하나인, Result를 try블록으로 감싸고 있습니다. 그리고 결과를 보면,

현재 이 메서드를 실행중인 스레드 ID : 1 에러 : 그냥 에러가 났음 계속하려면 아무 키나 누르십시오 . . .

<결과2> 제대로 처리된 예외.

예외가 제대로 처리 된 것을 확인할 수 있습니다.


- 차이점 둘.

혹시 <코드1>, <코드2>를 주의 깊게 보신 분이라면, 처음보는 예외 하나를 발견하셨을지도 모르겠습니다. 바로 AggregateException인데요, 이에 대해서 이야기를 좀 해보겠습니다.

AggregateException은 닷넷 프레임워크 4.0에서 처음 추가된 예외 타입인데요, MSDN의 설명을 보면(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.aggregateexception.aspx), '프로그램 실행 중에 발생하는 하나 또는 여러개의 에러를 표현하는 수단'이며, 주로 TPL과 PLINQ에서 활용되고 있다고 합니다.

aggregate는 여러 개의 작은 것들을 서로 합치는 이미지를 갖고 있는데요, AggregateException은 그렇다면 여러 개의 예외를 하나로 합치는 예외타입이라는 말이 됩니다. 그런데, 여러 개의 예외는 어디서 오는 걸까요? 예전에 작성했던 예제를 조금 수정해서 확인 해보도록 하죠.

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.IO; using System.Threading.Tasks; namespace Exam7 {     class Program     {         static void Main(string[] args)         {             IEnumerable<string> files =                 Directory.GetFiles("C:\\음악", "*", SearchOption.AllDirectories);             List<string> fileList = new List<string>();             Console.WriteLine("파일 개수 : {0}", files.Count());                         Parallel.ForEach(files, (file) =>             {                 FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);                 if (fileInfo.Exists)                 {                     if (fileInfo.Length >= 15000000)                     {                         throw new ApplicationException("15메가 넘는 파일이!!");                     }                     else if (fileInfo.Length >= 1000000)                     {                         fileList.Add(fileInfo.Name);                     }                     Console.Write("{0}", Task.CurrentId.ToString());                                    }             });         }     } }

<코드3> 약간 수정된 예제.

<코드3>이 바로 그 예제인데요, 예제를 보면, 음악 폴더에서 15메가 넘는 파일이 발견되면, 예외를 발생하도록 되어있습니다. flac같은 파일로 보자면, 15메가 넘는 파일은 흔히 있겠지만, 저는 서민이라 mp3를 선호합니다. 어헣-_-. 아무튼, 이 예제를 실행 시켜보면요, 간혹 15메가 넘는 파일이 몇개는 있기 마련이기 때문에, 실행 중에 에러가 나게 되어 있습니다. 한번 디버깅을 해보죠.

<그림1> 병렬 스택 창

<그림1>의 병렬 스택을 보시면요, 병렬 ForEach문에 의해서 4개의 작업자 스레드가 생성된 걸 확인할 수 있습니다.(리스트의 크기나, CPU자원 상태등에 따라서 개수는 계속해서 변합니다.)

<그림2> 병렬 작업 창

그리고 <그림2>의 병렬 작업창을 보면, 2번 스레드가 15메가 넘는 파일을 만난 것을 확인할 수 있습니다. 그러면, 2번 스레드가 예외를 던질텐데, 나머지 작업은 어떻게 될까요? 처리 되지 않은 예외가 발생하는 순간, 다른 작업들은 모두 날아가버립니다.

그런데, 각 스레드 별로 파일 리스트를 쪼개서 줬을 텐데요. 각 스레드가 각자의 목록을 가지고 작업을 하다보면, 각 스레드 별로 15메가가 넘는 파일을 발견하게 될 것입니다. 이런 예외들을 만날 때 마다 처리하지 말고, 모두 모아서 한번에 처리하려면 어떻게 해야 할까요? 그래서 바로 AggregateException을 사용하는 거죠.

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.IO; using System.Threading.Tasks; using System.Collections.Concurrent; namespace Exam8 {     class Program     {         static void Main(string[] args)         {             IEnumerable<string> files =                 Directory.GetFiles("C:\\음악", "*", SearchOption.AllDirectories);             List<string> fileList = new List<string>();             Console.WriteLine("파일 개수 : {0}", files.Count());             var exceptions = new ConcurrentQueue<Exception>();             try             {                 Parallel.ForEach(files, (file) =>                 {                     FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);                     if (fileInfo.Exists)                     {                         try                         {                             if (fileInfo.Length >= 15000000)                             {                                 throw new ApplicationException("15메가 넘는 파일이!!");                             }                             else if (fileInfo.Length >= 1000000)                             {                                 fileList.Add(fileInfo.Name);                             }                             Console.Write("{0}", Task.CurrentId.ToString());                         }                         catch (Exception ex)                         {                             exceptions.Enqueue(ex);                         }                     }                 });                 throw new AggregateException(exceptions);             }             catch (AggregateException ex)             {                 foreach (var item in ex.InnerExceptions)                 {                     Console.WriteLine("\n에러 : {0}", item.Message);                 }                 Console.Write("\n파일 리스트 계속해서 보기(엔터키를 치세요)");                 Console.ReadLine();             }             finally             {                 foreach (string file in fileList)                 {                     Console.WriteLine(file);                 }                 Console.WriteLine("총 파일 개수 : {0}", fileList.Count());             }         }     } }

<코드4> AggregateException을 사용.

ConcurrentQueue는 Queue긴 하지만, 여러 스레드에 의해서 동시에 큐에 추가를 하거나 해도 안전하도록 만들어진(thread-safe) Queue입니다. 그 큐에서 예외가 발생할 때마다, 예외를 저장해뒀다가, 한꺼번에 AggregateException으로 던지는 것이죠. 그리고 바깥쪽의 catch블록에서 예외를 받아서 내부의 예외 목록을 하나씩 처리하는 것입니다.

(생략) 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 에러 : 15메가 넘는 파일이!! 파일 리스트 계속해서 보기(엔터키를 치세요)

<결과 3> 처리과정에서 생긴 예외를 모두 모아서 처리.


- 마무리.

오늘 예외처리에 대해서 봤습니다. 다음은~? 작업을 연쇄적으로 처리할 수 있도록 하는 부분을 보겠습니돠. 그럼 평안하시길. 어허허허허헣.


- 참고자료

1. Essential C# 4.0, Mark Michaelis, Addison Wesley
2. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd460695.aspx
3. http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/ee321571.aspx
4. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.aggregateexception.aspx