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자바 중급 문법 – 다중 스레드 프로그래밍 – 2 – 동시성 문제와 데드락

소개

다중 스레드 프로그래밍은 자바에서 강력한 기능 중 하나입니다. 그러나 동시성 문제와 데드락은 다중 스레드 프로그래밍에서 자주 발생하는 문제입니다. 이번 글에서는 동시성 문제와 데드락에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

동시성 문제 (Concurrency Issues)

소제목 1: 동시성 문제란?

다중 스레드 프로그래밍에서 동시성 문제란 여러 스레드가 공유 자원에 동시에 접근할 때 발생하는 문제를 의미합니다. 동시에 공유 자원에 접근하는 스레드들이 서로 간섭하게 되면, 예기치 않은 결과를 초래할 수 있습니다.

예시 1: 계좌 이체 문제

한 사람의 계좌에서 동시에 출금과 입금이 이루어질 경우를 상상해보겠습니다. 스레드 A가 출금을 하려는 도중 스레드 B가 입금을 진행할 경우, 출금 금액과 입금 금액의 일관성이 깨질 수 있습니다. 이는 동시성 문제의 대표적인 예시입니다.

소제목 2: 동기화 (Synchronization)

동시성 문제를 해결하기 위해 자바에서는 동기화 기능을 제공합니다. 동기화를 통해 특정 코드 영역에 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 보장할 수 있습니다. synchronized 키워드를 사용하거나 동기화 블록을 사용하여 동기화를 구현할 수 있습니다.

예시 2: synchronized 키워드

public class BankAccount {
    private int balance;

    public synchronized void deposit(int amount) {
        balance += amount;
    }

    public synchronized void withdraw(int amount) {
        balance -= amount;
    }
}

위의 예시에서 synchronized 키워드를 사용하여 deposit()와 withdraw() 메서드를 동기화하였습니다. 이제 여러 스레드가 동시에 이 메서드들을 호출하더라도 순차적으로 실행되어 계좌의 일관성을 유지할 수 있습니다.

데드락 (Deadlock)

소제목 1: 데드락이란?

데드락은 다중 스레드 프로그래밍에서 발생할 수 있는 심각한 문제입니다. 두 개 이상의 스레드가 서로의 자원을 기다리며 무한히 대기하는 상태를 말합니다. 이로 인해 프로그램이 멈추거나 정상적으로 동작하지 않는 문제가 발생할 수 있습니다.

예시 1: 은행 이체 데드락

스레드 A가 계좌 A의 잠금을 획득하고 계좌 B의 잠금을 기다리고, 동시에 스레드 B는 계좌 B의 잠금을 획득하고 계좌 A의 잠금을 기다릴 경우 데드락이 발생합니다. 두 스레드는 서로가 기다리는 상황이기 때문에 무한히 대기하며 프로그램은 멈추게 됩니다.

소제목 2: 데드락의 발생 조건

데드락은 네 가지 필요 조건이 동시에 성립할 때 발생합니다. 이 조건을 “데드락의 발생 조건”이라고 합니다.

상호 배제 (Mutual Exclusion): 자원은 동시에 한 개의 스레드만 사용할 수 있습니다.
점유 대기 (Hold and Wait): 스레드가 이미 어떤 자원을 가지고 있는 상태에서 다른 자원을 기다립니다.
비선점 (No Preemption): 다른 스레드에 의해 자원이 강제로 빼앗길 수 없습니다.
순환 대기 (Circular Wait): 스레드 간에 자원을 기다리는 순환 형태의 사슬이 형성됩니다.

예시 2: 데드락 발생 조건

두 스레드가 공유 자원 A와 B를 사용하고자 할 때, 다음과 같은 상황에서 데드락이 발생합니다:

스레드 1은 자원 A를 점유하고 자원 B를 기다립니다.
스레드 2는 자원 B를 점유하고 자원 A를 기다립니다.

동시성 문제와 데드락에 대한 주의사항

동시성 문제는 다중 스레드 프로그래밍에서 자주 발생할 수 있는 문제입니다. 공유 자원에 대한 접근을 신중하게 관리하고, 동기화 기법을 사용하여 동시성 문제를 해결해야 합니다.
데드락은 프로그램의 멈춤이나 정상적인 동작이 불가능한 상태를 초래할 수 있습니다. 데드락의 발생 조건을 이해하고, 자원의 할당 순서를 조정하거나 상호 배제를 피하는 방법을 사용하여 데드락을 예방해야 합니다.

이상으로 동시성 문제와 데드락에 대한 내용을 다루었습니다. 자바 중급 문법을 공부하시는 분들께 도움이 되었기를 바랍니다. 자바의 다중 스레드 프로그래밍을 할 때에는 동시성 문제와 데드락에 주의하며 안전하고 원활한 프로그램을 개발하시길 바랍니다.

주의해야할 점:

동시성 문제는 다중 스레드 프로그래밍에서 자주 발생하므로 항상 고려해야 합니다. 적절한 동기화 기법을 사용하여 공유 자원에 대한 접근을 조절해야 합니다.
데드락은 심각한 문제이며, 발생할 경우 프로그램이 멈추거나 정상적으로 동작하지 않을 수 있습니다. 데드락의 발생 조건을 이해하고, 자원의 할당 순서를 조정하거나 상호 배제를 피하는 방법을 사용하여 데드락을 예방해야 합니다.