Java(Thread/Multi-threading/synchronization)

Thread 

 

• 하나의 프로세스는 하나 이상의 Thread를 가지게 되고, 프로세스 내에서 실제 작업을 수행하는 단위는 Thread 이다.(process: 저장되어 있는 프로그램이 실행되면 OS로부터 메모리를 할당 받아 프로세스 상태가 된다.)
• 모든 자바 프로그램은 메인 스레드에서 시작되면, 사용자는 추가적인 스레드를 생성할 수 있다.
• 각 스레드는 독립적으로 실행되면, 자신만의 호출 스택을 가진다.(각 스택 영역은 서로 독립적이다.)
• 프로세스의 모든 스레드는 같은 Heap 메모리 공간과 다른 자원을 공유할 수 있다. 

 

 

 

 

 

쓰레드를 추가로 만들어서 사용하는 방법

 

1. Thread 클래스를 상속하여 만들 수 있다.

예시 1)

 

예시2)

 

2.  Runnable 인터페이스를 구현하여 만들 수 있다.

 

 

 

쓰레드 실행 시 쓰레드 상태라는 개념

 

 

멀티 스레딩(Multi-threading) 

 

• 여러 thread가 동시에 수행되는 프로그래밍, 여러 작업이 동시에 실행되는 효과
• 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드를 생성하여 각 스레드가 작업을 수행하도록 함으로써 병렬 처리를 가능하게 함.
• 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.

주의사항 

멀티 스레딩 환경에서는 여러 스레드가 동일한 자원에 동시에 접근할 때 발생할 수 있는 문제들(예: 경쟁 상태, 교착 상태)을 고려해야 한다. 이를 해결하기 위해 동기화(synchronization) 매커니즘을 제공한다.

 

 

 

동기화 (synchronization)

 

● 두 개의 thread 가 같은 객체에 접근 할 경우, 동시에 접근함으로써 오류가 발생

● 동기화는 임계영역에 접근한 경우 공유자원을 lock 하여 다른 thread의 접근을 못하게 제어한다.

● 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

 

 

예시 )

각 스레드가 공유하는 자원 만들기(커플통장 등)

 

Thread 상속을 받은 Father class 생성

Thread 상속을 받은 Mother class 생성

 

BankAccount class 생성 - 입금, 출금 기능에 동기화함.