자바 multi-threading 이란
💡 학습 목표
- 자바에서 멀티 스레딩(Multi-threading)에 대해 알아 보자.
- 멀티 Thread 프로그래밍에서의 동기화란?
1. 자바에서 멀티 스레딩(Multi-threading)에 대해 알아 보자.
자바에서 멀티 스레딩(Multi-threading)은 프로그램의 여러 부분이 동시에 실행되도록 하는 기술입니다. 이를 통해 자원의 효율적 사용과 응용 프로그램의 반응성 향상을 달성할 수 있습니다. 멀티 스레딩은 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드를 생성하여 각 스레드가 작업을 수행하도록 함으로써 병렬 처리를 가능하게 합니다.
정리
- 여러 thread가 동시에 수행되는 프로그래밍, 여러 작업이 동시에 실행되는 효과
- thread는 각각 자신만의 작업 공간을 가짐 ( call Stack )
- 각 thread 사이에서 공유하는 자원이 있을 수 있음 (자바에서는 static instance)
- 여러 thread가 자원을 공유하여 작업이 수행되는 경우 서로 자원을 차지하려는 race condition이 발생할 수 있음
- 이렇게 여러 thread가 공유하는 자원중 경쟁이 발생하는 부분을 critical section 이라고 함
- critical section에 대한 동기화( 일종의 순차적 수행)를 구현하지 않으면 오류가 발생할 수 있음
멀티 스레딩의 장점
- 자원의 효율적 사용: CPU 사용률을 향상시키고 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
- 응용 프로그램의 반응성 향상: 긴 작업을 처리하는 동안 사용자 인터페이스가 멈추지 않고 반응할 수 있습니다.
- 병렬 작업: 여러 하드웨어 코어를 활용하여 작업을 병렬로 처리할 수 있어 실행 시간을 단축시킵니다.
주의 사항
멀티 스레딩 환경에서는 여러 스레드가 동일한 자원에 동시에 접근할 때 발생할 수 있는 문제들(예: 경쟁 상태, 교착 상태)을 고려해야 합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자바는 동기화(synchronization) 메커니즘을 제공합니다.
2. 멀티 Thread 프로그래밍에서의 동기화란?
동기화 (synchronization)란
● 두 개의 thread 가 같은 객체에 접근 할 경우, 동시에 접근 함으로써 오류가 발생
● 동기화는 임계영역에 접근한 경우 공유자원을 lock 하여 다른 thread의 접근을 못하게 제어한다.
● 자바에서는 synchronized 메서드나 synchronized 블럭을 사용
해결 방안
● synchronized 메서드
객체의 메소드에 synchronized 키워드 사용
현재 이 메서드가 속해있는 객체에 lock을 건다.
● synchronized 블럭
현재 객체 또는 다른 객체를 lock으로 만든다
시나리오 코드 1
각 스레드가 공유하는 자원 만들어 보기 (**sharedResource 상황을 구현해 보자)
시나리오 코드 1
package basic.ch23;
public class BankAccount {
private int money = 100_000;
public int getMoney() {
return money;
}
public void setMoney(int money) {
this.money = money;
}
// 입금
public synchronized void saveMoney(int money) {
int currentMoney = getMoney();
// 시간이 걸림
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setMoney(currentMoney + money);
System.out.println("입금 후 계좌 잔액 : " + getMoney());
}
// 출금
public int withDraw(int money) {
synchronized(this) {
int currentMoney = getMoney();
// 출금 0.5초 정도
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 방어적 코드 작성
if (currentMoney >= money) {
setMoney(currentMoney - money);
System.out.println("출금 후 계좌 잔액 : " + getMoney());
return money;
} else {
System.out.println("계좌 잔액이 부족 합니다.");
return 0;
}
}
}
}// end of class
package basic.ch23;
public class Father extends Thread {
BankAccount account;
public Father(BankAccount account) {
this.account = account;
}
// 위임 시킬 일을 정의 할 예정
@Override
public void run() {
// 1만원 입금 처리 - 다른 작업자 작업
account.saveMoney(10_000);
}
}
package basic.ch23;
public class Mother extends Thread {
BankAccount account;
public Mother(BankAccount account) {
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
// 5천원 출금 요청 - 다른 작업자
account.withDraw(5_000);
}
}
package basic.ch23;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
BankAccount account = new BankAccount();
// 아버지 클래스 new
// 생성자 의존 주입( DI )
Father father = new Father(account);
father.start();
// 어머니 클래스 new
Mother mother = new Mother(account);
mother.start();
int resultMoney = account.getMoney();
System.out.println("현재 잔액은 : " + resultMoney);
//정상적 처리는 : 10만원 + 아버지 입금 1만원 - 어머니 출금 5천원 = 10만 5천원
}
}
