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Folly Code Review · 6/89

folly::Future 분석 — std::future의 한계를 넘는 composable async

· Hawk · 4분 읽기

한 줄 요약: std::future는 값을 가져가는 통로에 그친다. folly::Future는 continuation, executor binding, 예외 전파를 모두 다루는 조립 가능한 async primitive다.

#동기 — std::future는 왜 부족한가

C++11이 std::future를 도입했을 때 가장 큰 결함이 둘이었다.

  1. .then 없음 — Future가 완료된 뒤 콜백을 거는 방법이 없다. std::async + std::future 조합은 값을 한 번 받는 패턴만 표현한다.
  2. executor 개념 없음 — Future가 어디서 실행되는지 표준에 명세되지 않는다. std::async(std::launch::async, ...)는 OS thread를 매번 새로 만들 수도, 안 만들 수도 있다.

C++23의 std::expected, C++26 후보의 senders/receivers가 이 문제를 풀고 있지만 지금 production에서 쓸 도구는 아니다. Folly는 2014년부터 이 빈자리를 채워왔다.

#API 한눈에

#include <folly/futures/Future.h>
#include <folly/executors/CPUThreadPoolExecutor.h>
folly::CPUThreadPoolExecutor pool(4);
// 1) 즉시 완료된 Future
folly::SemiFuture<int> sf = folly::makeSemiFuture(42);
// 2) executor에 bind → Future
folly::Future<int> f = std::move(sf).via(&pool);
// 3) continuation 체인
auto result = std::move(f)
.thenValue([](int x) { return x * 2; })
.thenValue([](int x) { return std::to_string(x); })
.thenError(folly::tag_t<std::exception>{}, [](auto const& e) {
return std::string{"error: "} + e.what();
})
.get(); // blocking wait

세 줄 안에 비동기 계산, 에러 처리, 결과 회수가 모두 표현된다. std::future로 같은 패턴을 짜면 별도의 thread, condition variable, try/catch가 필요하다.

#핵심 타입 세 가지

Promise / Core / Future / SemiFuture relationship

타입역할
Promise<T>값 또는 예외를 생산자가 채우는 쪽
SemiFuture<T>executor 미바인딩 상태 — 계산은 끝났을 수 있지만 continuation은 어디서 돌릴지 모름
Future<T>executor 바인딩 완료 — continuation을 그 executor에서 실행

이 셋의 분리가 std::future와의 결정적 차이다. std::future는 두 단계(생산/소비)지만 Folly는 세 단계(생산/실행자/소비)다.

#Promise/Future 일반 모델

타입 수와 별개로, Promise는 생산자 쪽, Future는 소비자 쪽이라는 분리 자체는 어느 future 구현에도 공통이다.

Promise/Future split and chain

생산자가 shared state에 값을 set하면 소비자가 그 값을 get한다. .then 체인은 콜백 중첩 대신 평탄한 파이프라인을 만들어 callback hell을 해소한다.

#내부 구조 — Core

Future / Promise lifecycle

// folly/futures/detail/Core.h (요약)
template <class T>
class Core {
public:
enum class State {
Start,
OnlyResult, // result만 있음 (callback 없음)
OnlyCallback, // callback만 있음 (result 없음)
OnlyCallbackAllowInline,
Proxy,
Done, // result + callback 모두 처리
Empty,
};
std::atomic<State> state_;
folly::Try<T> result_;
Callback callback_;
Executor::KeepAlive<> executor_;
};

Core는 FSM으로 생산자와 소비자의 순서 무관성을 처리한다. setValue()가 먼저 와도 되고 thenValue()가 먼저 와도 된다. 둘 다 도착하면 executor_로 callback을 schedule한다.

// folly/futures/detail/Core.cpp (개념)
void Core::setResult(Try<T> t) {
State expected = State::Start;
if (state_.compare_exchange_strong(expected, State::OnlyResult)) {
result_ = std::move(t);
return; // callback이 나중에 옴
}
// 이미 callback이 등록됨 → 즉시 실행
result_ = std::move(t);
state_ = State::Done;
executor_->add([cb = std::move(callback_), r = std::move(result_)]() mutable {
cb(std::move(r));
});
}

compare_exchange_strong으로 atomic FSM 전이를 한다. 두 thread가 동시에 도착해도 race가 없다.

#Continuation 모델

// SemiFuture<int>::thenValue (개념)
template <class F>
auto SemiFuture<int>::thenValue(F&& fn) && {
using R = std::invoke_result_t<F, int>;
auto [p, f] = folly::makePromiseContract<R>(); // 새 Promise/Future 쌍
std::move(*this).setCallback_([p = std::move(p), fn = std::move(fn)](Try<int>&& t) mutable {
if (t.hasException()) {
p.setException(std::move(t.exception()));
} else {
p.setWith([&] { return fn(*std::move(t)); });
}
});
return std::move(f);
}

.thenValue()는 새 Promise/Future 쌍을 만들고 그것을 다음 단계에 넘긴다. 체인은 linked list와 비슷하게 자란다.

#std::future / std::async와의 비교

항목std::futurefolly::Future
continuation없음 (C++23 .then 제안 중).thenValue, .thenTry, .thenError
executor없음 (launch policy만).via(Executor*)
exception 전파set_exception 단방향Try<T> 통합
결합없음collect, collectAll, collectAny
timeoutwait_for.within(Duration)
retry없음folly::futures::retrying(...)
cancellation없음CancellationToken
coroutine 통합없음folly::coro::Task (별도)

std::future는 Future를 값으로 한 번 받는 인터페이스에 머문다. Folly는 Future를 데이터플로우의 노드로 본다.

#간단한 실전 예

folly::IOThreadPoolExecutor io(2);
folly::CPUThreadPoolExecutor cpu(4);
folly::SemiFuture<std::string> fetchUrl(std::string url);
folly::SemiFuture<Parsed> parse(std::string body);
folly::SemiFuture<Parsed> getParsed(std::string url) {
return fetchUrl(std::move(url))
.via(&io) // I/O는 IO pool
.thenValue([cpu = &cpu](std::string body) {
return parse(std::move(body))
.via(cpu); // parse는 CPU pool
});
}

I/O와 CPU 작업을 서로 다른 executor로 분리하는 패턴이 한 줄씩이다. std::future로는 별도의 thread pool 추상화를 직접 만들어야 한다.

#코드 리뷰 포인트

  • .via()가 누락됐는가? SemiFuture를 그대로 .get()하거나 .thenValue()하면 어디서 실행될지 불명확하다.
  • .get()이 hot path에 있는가? blocking이다. .then 체인으로 풀어야 한다.
  • 체인 중간에 captured by reference가 있는가? lambda 수명이 Future 수명보다 길면 dangling이다.
  • 예외가 silent하게 swallow되는가? .thenError를 두지 않으면 .get()에서 throw된다.

#자주 보는 안티패턴

// 1. SemiFuture를 그대로 .get()
auto v = computeSemi().get(); // executor 없음 → InlineExecutor 또는 deadlock
// 2. Future를 멤버로 보관
class Worker {
folly::Future<int> f_; // continuation 체인이 살아 있어야 의미 있음
};
// 3. 매 호출마다 새 thread pool
void handle() {
folly::CPUThreadPoolExecutor pool(4); // 매번 생성/파괴 — 비용 폭증
compute().via(&pool).get();
}
// 4. exception swallow
compute().thenValue([](int x) { return parse(x); }).get();
// parse가 throw하면 get()에서 다시 throw — caller가 모를 수 있음

#정리

  • folly::Future는 continuation, executor binding, exception 전파를 통합한 async primitive다.
  • 핵심 타입은 Promise<T> / SemiFuture<T> / Future<T> 세 가지다.
  • 내부 Core<T>가 atomic FSM으로 생산자/소비자 순서 무관성을 보장한다.
  • std::future와 다른 사고 모델이다. 값이 아니라 데이터플로우 노드다.
  • C++26 senders/receivers가 도착하면 이 패턴은 표준으로 흡수될 가능성이 높다.

#다음 편

Part 2-02: Promise / makeFuture에서 Future를 만드는 두 가지 길을 자세히 본다.

#관련 항목

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