[Java] Multi-threading

1 Multitasking

멀티 태스킹이란?

• Multi-tasking : 여러 개의 작업을 동시에 실행하는 기법
• 단일 코어 CPU에서도 멀티태스킹이 가능하다. 운영체계가 CPU의 시간을 쪼개서 작업들에 기산을 할당하기 때문에 작업들이 동시에 수행되는 것처럼 보인다.
• Muli-threading : 하나의 애플리케이션 안에서 여러 가지 작업(Thread : 실행 흐름(실))을 동시에 하는 기법.

프로세스와 스레드

• 컴퓨터의 기본적인 실행 단위 2가지 : process, thread

Multi-threading을 사용하는 이유

• 빠른 실행
• 최근의 CPU는 속도가 매우 빠르며 여러 개의 코어가 포함되어 있기 때문에 하나의 스레드로는 모든 코어를 이용할 수 없다.
• 멀티스레딩을 사용하면 여러 코어를 최대한 활용할 수 있다.
• 마우스와 키보드에서 입력을 받고 네트워크에 무언가 업로드하는 동시에 화면도 그려야 하는 게임에서도 사용된다.

멀티스레딩의 문제점

• 동기화 문제 : 여러 스레드들이 같은 데이터를 공유하게 되면서 발생한다.

2. Threading 생성과 실행

• 자바에서 스레드를 생성하여 작업을 실행하는 2가지 방법
• Thread Class 상속
• Runnable Interface 구현

Thread Class

• Thread Class : Thread를 나타내는 클래스

Thread Class를 상속하여 스레드 생성하기

• 첫 번째 방법은 Thread Class를 상속받아 자식 클래스를 만들고 run() 메소드를 재정의하는 방법이다.
• run() 메소드에는 스레드가 수행하여야 할 작업 내용이 들어간다.
• 자식 클래스의 인스턴스를 생성하고 start() 메소드를 호출하면 스레드가 실행된다.

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

public class MyThreadTest {
    public static void main(String [] args) {
        Thread t = new MyThread();
        t.start();
    }
}
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

예제 16-1

class MyThread implements Runnable {
    String myName;
    public MyThread(String myName) {
        this.myName = myName;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(myName + i + " ");
        }
    }
}

public class TestThread {
    public static void main(String [] args) {
        Thread t1 = new Thread(new MyThread("A"));
        Thread t2 = new Thread(new MyThread("B"));

        t1.start();
        t2.start();
    }
}
// B0 B1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 A6 A7 A8 A9 B9

3. Thread Scheduling

스레드 상태

• Thread는 5가지 상태 중 하나다.
• 자바에서 Thread의 상태는 자바 가상 머신에 의해 제어된다.

• 선점형 스케줄링 : 우선순위에 기반을 둔 스케줄링

스레드 우선 순위

• 각 스레드는 우선 순위가 있다.
• 우선 순위는 1에서 10 사이의 숫자로 표시된다.
• 스레드는 생성될 때자신을 생성한 스레드로부터 우선 순위를 상속받는다.
• 실행 도중에 다음의 메소드를 이용하여 스레드의 우선 순위를 얻거나 변경하는 것이 가능하다.
• void setPriority(int newPriority): 현재 스레드의 우선 순위를 변경한다.
• getPriority() : 현재 스레드의 우선 순위를 반환한다.

sleep()

• sleep() : Thread Class의 sleep() 메소드는 지정된 시간 동안 스레드를 재우기 위하여 사용된다.

join()

• join() : 스레드가 종료될 때까지 기다리는 메소드

인터럽트(interrupt)와 yield()

• 인터럽트(interrput) : 하나의 스레드가 실행되고 있는 작업을 중지하도록 하는 메커니즘

16.4 동기화

• 스레드는 동일한 데이터를 공유하기 때문에 효율적이다.

• 하지만 스레드 간섭, 메모리 불일치 오류

• 동기화 : 공유된 자원 중에서 동시에 사용하면 안 되는 자원을 보호하기 위해 한 번에 한 스레드만 공유 자원에 접근하도록 하는 것
• 임계 영역 : 한 사용자가 사용하고 있으면 다른 사용자는 사용이 끝날 때까지 기다려야 하는 부분

동기화 메소드 사용 예제

• synchronized 키워드를 메소드 앞에 붙여준다.

동기화 블록 사용 예제

16.5 Thread 간의 조정