C++20 jthread와 stop_token — 협력적 스레드 취소

개요

C++20은 std::thread의 두 가지 문제를 해결한 std::jthread를 도입했습니다.

1. 자동 join: 소멸자에서 자동으로 join()을 호출합니다.
2. 협력적 취소: std::stop_token으로 스레드에 취소 요청을 보낼 수 있습니다.

---

1. 기본 사용 — 자동 join

#include <thread>
#include <chrono>
#include <iostream>

void task() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::cout << "완료\n";
}

int main() {
    std::jthread t(task);
    // 소멸자에서 자동 join — join() 호출 불필요
}

---

2. stop_token으로 협력적 취소

#include <thread>
#include <chrono>
#include <iostream>

void worker(std::stop_token st) {
    while (!st.stop_requested()) {
        std::cout << "작업 중...\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
    }
    std::cout << "취소 요청 수신, 종료\n";
}

int main() {
    std::jthread t(worker);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    t.request_stop();  // 취소 요청 전송
    // 소멸자에서 자동 join
}

---

3. stop_callback — 취소 시 정리 작업

#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable_any cv;

void worker(std::stop_token st) {
    // 취소 요청 시 condition_variable을 깨움
    std::stop_callback cb(st, [&] { cv.notify_all(); });

    std::unique_lock lock(mtx);
    cv.wait(lock, st, [] { return false; }); // stop_token 인식 대기
    std::cout << "대기 해제\n";
}

int main() {
    std::jthread t(worker);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
    t.request_stop();
}

---

4. stop_source 공유

#include <thread>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::stop_source src;

    std::vector<std::jthread> workers;
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        workers.emplace_back([i](std::stop_token st) {
            while (!st.stop_requested()) {
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
            }
            std::cout << "워커 " << i << " 종료\n";
        }, src.get_token());  // 공유 토큰 전달
    }

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
    src.request_stop();  // 모든 워커에 취소 요청
}

---

5. std::thread vs std::jthread

항목	std::thread	std::jthread
소멸자 동작	std::terminate() 호출	자동 join()
취소 지원	없음	stop_token
join 필요	필수	불필요
사용 가능 버전	C++11	C++20

---

6. 실전 패턴: 백그라운드 서비스

class BackgroundService {
    std::jthread thread_;

    void run(std::stop_token st) {
        while (!st.stop_requested()) {
            process();
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        }
    }

    void process() { /* 실제 작업 */ }

public:
    void start() {
        thread_ = std::jthread([this](std::stop_token st) { run(st); });
    }
    void stop() { thread_.request_stop(); }
};

---

---

7. 타임아웃 패턴

#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <chrono>

// stop_token + 타임아웃 조합
void worker_with_timeout(std::stop_token st) {
    std::mutex mtx;
    std::condition_variable_any cv;
    std::stop_callback cb(st, [&cv] { cv.notify_all(); });

    std::unique_lock lock(mtx);
    // 최대 5초 대기, 취소 요청 오면 즉시 종료
    cv.wait_for(lock, st, std::chrono::seconds(5),
                [] { return false; }); // 조건 없이 대기

    if (st.stop_requested())
        std::cout << "취소됨\n";
    else
        std::cout << "타임아웃\n";
}

int main() {
    std::jthread t(worker_with_timeout);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
    t.request_stop(); // 5초 전에 취소
}

---

8. 복수 stop_callback 등록

#include <thread>
#include <iostream>

void worker(std::stop_token st) {
    // 여러 콜백을 순서대로 등록 (역순으로 호출됨)
    std::stop_callback cb1(st, [] { std::cout << "정리 1: DB 연결 닫기\n"; });
    std::stop_callback cb2(st, [] { std::cout << "정리 2: 소켓 닫기\n"; });
    std::stop_callback cb3(st, [] { std::cout << "정리 3: 로그 플러시\n"; });

    // cb3 소멸 시 자동 해제됨 (RAII)
    while (!st.stop_requested()) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

// request_stop() 시 콜백 호출 순서: cb3 → cb2 → cb1 (등록 역순)

---

정리

std::jthread는 RAII 기반 자동 join과 협력적 취소를 제공해 스레드 생명주기 관리를 크게 단순화합니다. stop_callback으로 취소 시 정리 작업을 등록할 수 있고, condition_variable_any::wait에 stop_token을 직접 전달해 블로킹 대기를 즉시 중단할 수 있습니다. 새 코드에서는 std::thread 대신 std::jthread를 기본으로 사용하세요.