자바 중급 문법 – 제네릭 – 2 – 와일드카드

작성자 wooah
자바 중급 문법 - 제네릭 - 2 - 와일드카드
자바 중급 문법 – 제네릭 – 2 – 와일드카드

자바 중급 문법 – 다중 스레드 프로그래밍 – 1 – 스레드 동기화

안녕하세요! 자바 중급 문법 시리즈의 첫 번째 포스트로 다중 스레드 프로그래밍의 중요한 주제인 “스레드 동기화”에 대해 알아보겠습니다. 이번 포스트에서는 스레드 동기화의 개념과 필요성에 대해 알아보고, 실제로 스레드 동기화를 구현하는 방법과 주의해야 할 점을 예시를 통해 자세히 알아보겠습니다.

스레드 동기화란?

스레드 동기화는 다중 스레드 환경에서 여러 스레드가 공유 데이터에 동시에 접근할 때 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위한 방법입니다. 여러 스레드가 동시에 공유 데이터에 접근하면, 예기치 않은 결과가 발생할 수 있습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 스레드 동기화가 필요하며, 이를 통해 스레드 간의 상호작용을 조율할 수 있습니다.

스레드 동기화의 필요성

스레드 동기화는 공유 데이터에 대한 안전한 접근을 보장하기 위해 필요합니다. 상황에 따라 여러 스레드가 동시에 같은 데이터에 접근하면 데이터의 일관성을 유지하기 어렵습니다. 예를 들어, 은행 계좌에서 출금과 입금을 동시에 진행하는 상황에서 출금액과 입금액을 갱신하는 중간에 다른 스레드가 접근하면 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 스레드 동기화는 상호배제, 순차적 실행, 스레드 간의 통신 등을 통해 스레드의 실행을 조율합니다.

상호배제(Mutual Exclusion)

상호배제는 여러 스레드가 공유 데이터에 접근하는 경우 한 번에 하나의 스레드만 접근하도록 하는 메커니즘입니다. 이를 통해 스레드 간의 경쟁 조건과 데이터의 일관성 문제를 해결할 수 있습니다. 상호배제를 구현하는 가장 일반적인 방법은 임계 영역(Critical Section)을 설정하고, 임계 영역에는 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 제한을 둡니다.

class Counter {
    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

위 예시에서 increment() 메서드에 synchronized 키워드를 사용하였습니다. 이는 해당 메서드가 임계 영역이 되어 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있음을 보장합니다.

순차적 실행(Serialization)

순차적 실행은 여러 스레드 간의 실행 순서를 보장하는 메커니즘입니다. 일부 작업이 반드시 다른 작업이 끝나야 실행될 필요가 있는 경우 순차적 실행이 필요합니다. 예를 들어, 파일을 읽는 작업과 파일을 쓰는 작업이 동시에 일어나는 경우, 쓰기 작업은 읽기 작업이 완료된 후에 이루어져야 합니다.

class FileReaderWriter {
    private boolean readDone = false;

    public synchronized void readFile() {
        // 파일 읽기 작업 수행
        readDone = true;
        notify(); // 쓰기 작업에게 알림
    }

    public synchronized void writeFile() {
        while (!readDone) {
            try {
                wait(); // 읽기 작업이 완료될 때까지 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 파일 쓰기 작업 수행
    }
}

위 예시에서 writeFile() 메서드는 읽기 작업(readFile())이 완료될 때까지 대기합니다. readDone 변수를 통해 읽기 작업의 완료 여부를 확인하고, 완료되지 않은 경우 wait() 메서드를 호출하여 대기 상태로 전환합니다. 이후 읽기 작업이 완료되면 notify() 메서드를 호출하여 대기 중인 쓰기 작업에게 알립니다.

스레드 간의 통신(Inter-Thread Communication)

스레드 간의 통신은 스레드들 사이에서 데이터를 주고받는 메커니즘을 의미합니다. 여러 스레드가 협력적으로 작업을 수행하고 결과를 공유해야 하는 경우 스레드 간의 통신이 필요합니다. 대표적으로 wait-notify 메커니즘이 사용됩니다.

class ProducerConsumer {
    private Queue<Integer> buffer = new LinkedList<>();
    private int maxSize = 10;

    public synchronized void produce() {
        while (buffer.size() == maxSize) {
            try {
                wait(); // 버퍼가 가득 찰 때까지 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 데이터 생산 및 버퍼에 추가
        notify(); // 소비자에게 알림
    }

    public synchronized void consume() {
        while (buffer.isEmpty()) {
            try {
                wait(); // 버퍼가 비어있을 때까지 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 데이터 소비 및 버퍼에서 제거
        notify(); // 생산자에게 알림
    }
}

위 예시에서 produce() 메서드는 버퍼가 가득 차면 대기하고, consume() 메서드는 버퍼가 비어있으면 대기합니다. 이를 통해 생산자와 소비자 사이의 데이터 흐름을 조율하고, 데이터의 일관성을 유지할 수 있습니다.

주의해야 할 점

스레드 동기화를 구현할 때 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다.

  1. 과도한 동기화 사용을 피해야 합니다. 동기화는 성능 저하를 가져올 수 있으므로, 실제로 필요한 부분에만 동기화를 적용해야 합니다.
  2. Deadlock(교착상태)을 피해야 합니다. 여러 스레드가 서로의 작업이 끝나기를 기다리면서 무한히 대기하는 상황을 말합니다. 동기화된 블록 내에서 다른 스레드를 대기시키지 않도록 주의해야 합니다.
  3. Starvation(기아)을 방지해야 합니다. 특정 스레드가 항상 다른 스레드에게 우선권을 주는 상황을 말합니다. 공정한 우선순위 설정과 작업의 공정한 분배가 필요합니다.
  4. 교착상태와 기아를 방지하기 위해 스레드 동기화에 대한 충분한 이해와 테스트가 필요합니다. 신중하게 설계하고 테스트하는 것이 중요합니다.

스레드 동기화는 자바의 다중 스레드 프로그래밍에서 필수적인 개념이며, 적절한 사용을 통해 안정적인 프로그램을 개발할 수 있습니다. 다음 포스트에서는 스레드 동기화에 대한 고급 주제와 실전 예제에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.

이상으로 “자바 중급 문법 – 다중 스레드 프로그래밍 – 1 – 스레드 동기화”에 대해 알아보았습니다. 즐거운 프로그래밍 되세요!

주의해야 할 점 요약:

  • 적절한 범위에만 동기화를 적용하세요.
  • Deadlock(교착상태)과 Starvation(기아)을 피하도록 주의하세요.
  • 충분한 이해와 테스트를 통해 스레드 동기화를 구현하세요.

답글 남기기