백기선님 자바스터디 10주차 : 멀티쓰레드 프로그래밍

bongf·2021년 9월 16일

Thread

Java강의

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학습 1) Thread 클래스와 Runnable 인터페이스

쓰레드란

프로세스 : 실행중인 프로그램
- 프로그램을 실행하면 실행에 필요한 자원(메모리)를 할당받아 프로세스가 된다.
쓰레드 : 프로세스의 자원을 이용해서 실제로 작업을 수행하는 것
- 프로그램에서 실행의 흐름을 추상화한 것
- 위키 정의 : 스케줄러에 의해 독립적으로 관리되는 프로그로밍된 명령의 가장 작은 실행 단위
- 모든 프로세스에는 최소 1개 이상의 쓰레드가 존재한다.

멀티쓰레드

멀티쓰레드 프로세스 : 둘 이상의 쓰레드를 가진 프로세스
하나의 프로세스 안에서 여러 쓰레드가 동시에 작업하는 것이 멀티쓰레드이다.
실제로 동시에 돌아가는 쓰레드 수는 CPU 코어(core)의 수다.
다만, 하나의 코어 하나의 프로세스 내에서는 짧은 시간 동안 코어가 작업을 이 쓰레드, 저 쓰레드 작업을 수행하며 동시에 일어나는 것처럼 보인다.
쓰레드는 자원을 공유하기 때문에 사용하는 쓰레드의 전환이 일어날 때 context-switching에 시간이 걸린다. 그래서 싱글쓰레드보다 작업 시간이 더 길게 걸릴 수도 있다.

Oracle : Defining and Starting a Thread

쓰레드 정의와 실행
쓰레드의 인스턴스를 만드는 어플리케이션은 반드시 해당 쓰레드에서 돌아갈 코드를 제공해야 한다. 2가지 방법이 있다.
- 1. Runnable 인터페이스 구현한 클래스
- 1. Thread 클래스 상속한 클래스
- Thread 클래드 상속받으면 다른 클래스를 상속 받을 수 없어 Runnable 구현이 일반적이다.
- Runnable, Thead를 이용한 어떤 방법이든 코드를 제공할 클래스를 만들고, Thread.start 메서드로 쓰레드를 실행한다.

Runnable 인터페이스 구현

Runnable 객체 제공하기
Runnable 인터페이스는 run이라는 싱글 메소드를 정의한다.
- 'run' 메소드 : 쓰레드에서 실행될 코드를 포함

public class HelloRunnable implements Runnable {

    public void run() {
        System.out.println("Hello from a thread!");
    }
}

Runnable 인터페이스를 구현한 경우, Runnable 인터페이스를 구현한 클래스의 인스턴스를 생성한 다음, 이 인스턴스를 Thread 클래스의 생성자의 매개변수로 제공해야 한다.

public class HelloRunnable implements Runnable {

    public void run() {
        System.out.println("Hello from a thread!");
    }

    public static void main(String args[]) {
        (new Thread(new HelloRunnable())).start();
    }

}

Thread 서브클래싱

Thread 클래스는 이 자체로 Runnble을 구현한다. 이 Thread의 run 메소드는 아무 것도 하지 않는다. Thread를 구현한 서브클래싱하면서 run을 구현하고 이것이 실제 의미를 갖는 run
- 아래 그림에서 Runnable을 구현했을 때는 run메소드를 override하라고 컴파일 에러가 뜨지만, Thread를 상속한 클래스에서는 해당 에러가 뜨지 않는다. 이 자체로 Runnable을 구현했기 때문

Thread 클래스의 메소드 run()

public class HelloThread extends Thread {

    public void run() {
        System.out.println("Hello from a thread!");
    }

    public static void main(String args[]) {
        (new HelloThread()).start();
    }

}

start()와 run()

출처 : 자바의 정석
start() 는 새로운 쓰레드가 작업을 실행하는데 필요한 호출스택(call stack)을 생성한 다음에 run()을 호출해서 생성된 호출 스택에 run()이 첫번째로 올라가게 한다.
- 모든 쓰레드는 독립적인 작업 수행 위해 자신만의 호출 스택 필요하다.
- 새로운 쓰레드 생성, 실행할 때마다 새로운 호출 스택 생성되고 쓰레드 종료시 해당 호출스택 소멸
- 왼쪽의 start메서드가 오른쪽 쪽처럼 새로운 호출스택을 생성하고 새로 생성된 호출스택에서 run()메서드가 실행된다.
start()를 호출했다고 해서 바로 해당 쓰레드를 실행하는 것은 아니다. 일단 실행대기 상태에 있다가 자신 차례가 되어야 실행.
- 그 차례는 OS 스케줄러가 정한다. 쓰레드의 실행순서는 OS 스케줄러가 작성한 스케줄에 의해 결정된다.
한 번 실행이 종료된 쓰레드는 다시 실행할 수 없다. 하나의 쓰레드에 대해 strat()는 한 번만 호출
- 실행
- 결과
  - t가 terminated 상태로 바뀐 후에 다시 start를 시켰을 때, IllegalThreadStateException 이 난 것을 확인할 수 있다.

기타

내가 쓰레드 만들기 전에, JVM 안에 현재 프로세스 안에 main 쓰레드 말고도 여러 쓰레드가 이미 실행되고 있다.

// 코드스쿼드 호눅스 코드 
public class ThreadAlreadyExist extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        this.setName("newThread");
        System.out.printf("%s %d start%n", this.getName(), this.getId());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        System.out.printf("Main Thread : %s %d start%n", t.getName(), t.getId());
        Thread newThread = new ThreadAlreadyExist();
        newThread.start();
        System.out.println("Main Thread end");
    }
}

결과
- main 쓰레드의 번호가 1번인데 새롭게 만든 쓰레드는 14번이다. 그 사이에 여러 쓰레드가 있다는 것 알 수 있다. (ex. gc)

학습 2) 쓰레드의 상태

기본
- start() ➡ 상태 NEW (생성) ➡ 상태 RUNNABLE (실행대기) ➡ 실행 ➡ 상태 TERMINATED (소멸)
- 실행 중 일시정지 된 상태 : BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING

상태	설명
NEW	쓰레드가 생성된 후 아직 start() 메서드가 호출되지 않은 상태, 실행상태로 갈 수 없음
RUNNABLE	실행 중 또는 실행가능 상태 (ready + running)
BLOCKED	동기화 블럭에 의해서 일시 정지된 상태 (lock이 풀릴 때까지 기다리는 상태
WAITING	쓰레드의 작업이 종료되지는 않았지만 실행가능하지 않은(unrunnable) 일시정지상태
TIMED_WAITING	일시정지 시간이 지정된 경우
TERMINATED	쓰레드의 작업이 종료된 상태

(1) 실행대기열은 큐(Queue)와 같은 구조로 먼저 실행 대기열에 들어간다
(3) 주어진 실행시간이 다 되거나, yield()를 만나면 다시 실행대기상태가 되고 다음 차례의 쓰레드가 실행 상태가 된다
(4) 실행 중에 suspend(), sleep(), wait(), join(), I/O block에 의해 일시정지가 될 수 있다. I/O 블럭은 입출력에서 발생하는 지연상태(사용자의 입력을 기다리는 경우, 사용자가 입력을 끝내면 다시 실행상태가 된다)
(5) 지정된 일시정지시간이 다 되거나(time-out), notify, resume(), interrupt()가 호출되면 다시 실행대기열로

Pausing Execution with Sleep

sleep으로 실행 일시중지
Thread.sleep은 현재 쓰레드의 실행을 일정기간동안 중지시킨다.
어플리케이션의 다른 쓰레드나 다른 어플리케이션이 프로세서의 시간을 사용할 수 있도록 하는 효율적인 방법

시간지정

밀리초 단위(millis, 1000분의 1초)와 나노초(nanos, 10억분의 1초) 단위의 sleep 메서드 존재

static void sleep(long millis)
static void sleep(long millis, int nanos)

ex. 0.0015초 멈추게 하려면

try {
	Thread.sleep(1, 500000);
} catch(InterruptedExecution e) {
}

이 sleep 시간은 정확하지 않을 수 있다.
- OS에 의존적이기 때문에
- 또, sleep은 interrupts에 의해 종료될 수 있기 때문에
시간을 지정한 일시정지기 때문에 sleep하면 상태는 TIMED_WAITING

public class ThreadDefinitionStart {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable r = new HelloRunnable();
        Thread t = new Thread(r);
        t.start();
        Thread.sleep(1000); //main 메서드 1초쉬기. HelloRunnable의 sleep메서드 동작되도록 기다리기 
        System.out.println(t.getState()); // 출력값 TIMED_WAITING
    }
}

class HelloRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(40000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Hello Runnable from a thread!");
    }
}

현재 실행 중인 쓰레드에 대해서만 작동

sleep은 현재 실행 중인 쓰레드에 대해 작동한다.
- 그래서 인스턴스가(t.sleep()) 아닌 Thread.sleep()을 사용한다.
- 아래 예에서 th1.sleep()을 하더라도 th1의 상태(자고 있는지)를 보장할 수가 없다. 그래서 실제 현재 쓰레드인 main 쓰레드가 sleep 된다. 그래서 아래 코드를 실행하면 t1의 "th1종료" 까지 다 출력되고 4초의 일시정지(메인메서드 정지)가 있다가 t2의 run()의 코드들이 출력된다.

public class WhichSleep {
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 t1 = new Thread1();
        Thread2 t2 = new Thread2();

        t1.start();
        try {
            t1.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
        System.out.println("Main종료");
    }
}

class Thread1 extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("-");
        }
        System.out.println("th1종료");
    }
}

class Thread2 extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("|");
        }
        System.out.println("th2종료");
    }
}

`InterruptedException`

sleep 하는 현재 쓰레드를 다른 쓰레드가 interrupts하면 InterruptedException 이 예외를 던지기 때문에 try-catch문으로 감싸주거나 메서드에 throws InterruptedException해줘야 한다.
- throw 안해줘서 컴파일 에러 생긴 예
아래 예에서는 다른 쓰레드를 정의하지 않았기 때문에 InterruptedException 발생하지 않아 throws만 해준 것
interrupts 때문에 InterruptedException 이 던진 예외를 처리해준 코드 예

// 코드스쿼드 수업 호눅스 코드 
package bongf.week10.study;

public class SleepThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("왜깨우시죠");
        }
        System.out.println("Thread wake");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("Main start");
        Thread t = new Thread(new SleepThread());
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        t.interrupt(); // 이 코드 없다면 "왜깨우시죠" 는 출력 안된다 
        System.out.println("Main end");
    }
}

sleep() 을 호출할 때 try-catch로 계속 예외 처리해줘야 해서, 매번 이를 하기가 번거로워 try-catch를 포함하는 새로운 메서드를 만들기도 한다.

//자바의 정석 코드 
void delay(long millis) {
	try {
    	Thread.sleep(1000);
	} catch(InterruptedException e) {}
}

oracle : Interrupts

쓰레드가 현재 하고 있는 것을 멈추고 다른 작업을 해야 함을 나타낸다. interrupt에 대해 쓰레드가 어떻게 응답할지는 프로그래머가 결정하지만 보통 thread를 종료시키는 것이 일반적이다.
interrupt()가 호출되면 쓰레드의 interrupted 상태를 변화시킨다.
isInterrupted()는 쓰레드에 대해 interrupt()가 호출되었는지(interrupted 상태의 변화가 있는지) 알려준다. interrupt()가 호출되지 않았다면 false, 호출되었다면 true를 반환한다.
- 아래 코드는 interrupt() 후 isInterrupted() 상태가 true가 되면서 while문을 빠져 나오는 것

//코드스쿼드 수업 호눅스 코드 
public class SleepThread extends Thread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("start");
        Thread t = new SleepThread();
        t.start();
        Thread.sleep(2000);
        t.interrupt();
        System.out.println("end");
    }

    public void run() {
        long count = 0;
        while(!isInterrupted()) {
            count++;
        }
        System.out.println("Thread wake : " + count);
    }

interrupted()는 interrupt()가 호출되었는지 확인하는 것은 isInterrupted()와 똑같지만 쓰레드의 interrupted 상태를 false로 초기화 시킨다는 점에서 차이가 있다.
관례적으로 InterruptedException예외를 던져 종료되는 메서드는 interrupt 상태를 초기화시킨다(false). false되자마자 다른 쓰레드에 의해 다시 interrupt되어 true로 되는 것은 가능

Joins

한 쓰레드가 다른 쓰레드가 (지정된 시간동안) 작업을 수행하도록 멈춰서 기다릴 때 사용한다.
- 자신의 작업 중에 다른 쓰레드의 작업을 참여(join) 시키는 의미
- 시간을 지정하지 않으면 해당 쓰레드가 작업을 모두 마칠 때까지 기다리게 된다.
  - 시간의 정확성은 sleep과 마찬가지로 정확하지 않을 수 있다.
- 작업 중에 다른 쓰레드의 작업이 먼저 수행될 필요가 있을 때 사용

t.join() // 쓰레드 t가 종료될 때까지 기다린다.

void join()
void join(long millis)
void join(long millis, int nanos)

sleep처럼 interrupt()에 의해 대기상태에서 벗어날 수 있다. (InterruptedException 발생) 그래서 try-catch로 감싸야 한다.
- sleep과 다른 점은 현재 쓰레드가 아닌 특정 쓰레드에 대해 동작해서 static메서드가 아니다.
join해서 기다리는 동안 상태는 WAITING

package bongf.week10.study;

public class JoinThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("start");
        Thread3 t3 = new Thread3();
        t3.start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(t3.getState()); // WAITING 
    }
}

class Thread3 extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("t3 start");
        Thread4 t4 = new Thread4();
        t4.start();
        try {
            t4.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Thread3 ends");
    }
}

class Thread4 extends Thread {
    public void run() {
        try {
            sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Thread4 ends");
    }
}

yield()

자신에게 주어진 실행시간을 다른 쓰레드에게 양보하고(yield) 자신은 실행대기상태로 돌아간다

suspend(), resume(), stop()

suspend() : sleep처럼 쓰레드 멈추게 한다. resume()을 호출해야 다시 실행 대기 상태가 된다.
stop()은 쓰레드를 종료시킨다.
이 메서드들은 모두 deprecated. deadlock를 일으키기 쉽게 작성되었기 때문에 사용하지 말자

학습 3) 쓰레드의 우선순위

우선순위(priority)라는 속성(멤버변수)를 가지고 있다.

void setPriority(int newPriority) // 우선순위 지정 
int getPriority() // 우선순위 반환

이 우선순위의 값에 따라 쓰레드가 얻는 실행 시간이 달라진다.
- 우선순위가 높은 쓰레드가 실행시간을 더 많이 얻을 수 있게
우선순위 범위 1~10, 숫자가 높을수록 우선순위가 높다 (10이 최대 우선순위)
- Thread 클래스 안에 설정되어 있는 우선순위
쓰레드를 생성한 쓰레드로부터 우선순위를 상송받는다.
- main 메서드를 수행하는 쓰레드는 우선순위가 5 ➡ 메인 메서드 내에서 생성하는 쓰레드의 우선순위는 자동으로 5
OS 스케줄러에 종속적이기 때문에 희망사항을 적어주는 것 뿐 최종 결정은 OS 스케줄러가 한다.

학습 4) Main 쓰레드

main 메서드의 작업을 수행하는 것도 쓰레드이며, 이를 main 쓰레드라고 한다.

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        System.out.println(t.getName()); // main
        System.out.println(t.getPriority()); // 5
    }
}

main메서드가 수행을 마쳤다 하더라도 다른 쓰레드가 아직 작업을 마치지 않은 상태라면 프로그램이 종료되지 않는다. (main이 종료되도 다른 일반 쓰레드(사용자 쓰레드)가 종료되지 않았다면 프로그램 죽지 않는다)
실행 중인 사용자 쓰레드(일반쓰레드)가 하나도 없을 때 프로그램은 종료된다.

데몬 쓰레드

쓰레드는 사용자 쓰레드(user thread) 와 데몬 쓰레드(demon thread) 두 종류가 있다.
데몬 쓰레드는 다른 쓰레드를 돕는 보조 쓰레드이다. 일반쓰레드가 모두 종료되면 데몬 쓰레드는 강제 종료된다.
데몬쓰레드의 예 : gc, 워드프로세서 자동저장, 화면 자동갱신
자바의 정석에 따르면 데몬쓰레드는 무한루프와 조건문을 이용해서 실행 후 대기하고 있다가 특정 조건이 만족되면 작업을 수행하고 다시 대기하도록 작성한다.

public class Daemon implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
       while(true) {
           try {
               Thread.sleep(3000);
           } catch (InterruptedException e) {}
           if(  ) // 특정조건 {
       }
    }
}

데몬 쓰레드는 일반 쓰레드의 작성방법과 실행방법이 같다. 다만 쓰레드 생성 후, 실행 전 setDaemon(true)를 호출하면 된다.

//코드스쿼드 호눅스 수업 참고 
public class Daemon extends Thread{
    @Override
    public void run() {
       this.setName("Daemon");
       System.out.printf("%s starts%n", this.getName());
       int count = 0;
       while(true) {
           try {
               Thread.sleep(1000);
               count++;
               System.out.printf("Dameon %d초 진행 중%n", count);
           } catch (InterruptedException e) {}
       }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = Thread.currentThread();
        System.out.printf("%s starts%n", t.getName());
        Thread d = new Daemon();
        d.setDaemon(true);
        d.start();
        Thread.sleep(2000);
        System.out.printf("%s ends%n", t.getName());
    }
}

결과 : 데몬쓰레드는 메인이 죽자마자 죽는다
데몬쓰레드가 생성한 쓰레드는 자동적으로 데몬 쓰레드다

public class Daemon extends Thread{
    @Override
    public void run() {

       this.setName("Daemon");
       System.out.printf("%s starts%n", this.getName());

       Thread childDaemon = new Daemon();
       childDaemon.setName("childDaemon");
       System.out.printf("제 이름은 %s 입니다 . 제가 데몬일까요? %s %n", childDaemon.getName(), childDaemon.isDaemon());

       int count = 0;
       while(true) {
           try {
               Thread.sleep(1000);
               count++;
               System.out.printf("%s %d초 진행 중%n", this.getName(), count);
           } catch (InterruptedException e) {}
       }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = Thread.currentThread();
        System.out.printf("%s starts%n", t.getName());
        Thread d = new Daemon();
        d.setDaemon(true);
        d.start();
        Thread.sleep(2000);
        System.out.printf("%s ends%n", t.getName());
    }
}

결과 :

학습 5) 동기화

oracle : 동기화

쓰레드끼리는 필드와 필드가 참조하는 객체 참조를 공유하며 커뮤니케이션한다.
이것은 매우 효율적이지만 두 가지 에러가 발생할 수 있다.
- thread interference (쓰레드 간섭)
- memory consistency error (메모리 일관성 오류)
이 두 에러를 막는 것이 synchronization 동기화다.

oracle 동기화 설명 : 내부 잠금 및 동기화

동기화는 intrinsic lock 또는 monitor lock 이라고 알려진 내부 엔티티 중심으로 구축된다. intrinsic lock은 1. 객체 상태에 배타적인 접근을 강제하고 2. 가시성에 필수적인 happens-before 관계를 구축한다.
모든 객체는 연관된 내부 잠금이 있다.
관례적으로 객체의 필드에 대한 배타적이고 일관된 접근이 필요한 쓰레드는 객체에 접근하기 전에 객체의 내부 잠금을 획득해야 한다. 그리고 작업이 끝나면 내부 자금을 반납해야 한다.
intrinsic lock을 획득하고 반납하기까지 이를 intrinsic lock을 소유했다고 한다. 쓰레드가 intrinsic lock을 소유하는 이상 다른 쓰레드는 같은 lock을 얻을 수 없다.
한 쓰레드가 내부 락을 반납하면 같은 락을 후에 얻는 어떤 액션에 대해 happens-before 관계가 맺어진다
아래 자바의 정석 설명을 보면 더 쉽게 이해할 수 있다.
자바의 정석
- 한 쓰레드가 특정 작업을 끝마치기 전까지 다른 쓰레드에 의해 방해받지 않도록 하기 위한 것
- 임계영역(critical section)과 잠금(락, lock) 개념 도입
- 공유 데이터를 사용하는 코드 영역을 임계영역으로 지정해두고, 공유 데이터(객체)가 가지고 있는 lock를 획득한 하나의 쓰레드만 이 영역 내 코드를 수행할 수 있다.
- 그리고 해당 쓰레드가 임계 영역 내 코드를 다 수행하고 벗어나서 lock을 반납해야만 다른 쓰레드가 반납된 lock을 획득하여 임계 영역의 코드를 수행할 수 있게 된다.
- 한 쓰레드가 진행 중인 작업을 다른 쓰레드가 간섭하지 못하도록 막는 것을 쓰레드 동기화(synchronization)이라고 한다.
- 자바에서는 synchronized블럭 통해 쓰레드 동기화 지원했지만 JDK1.5부터는 java.util.concurrent.locks와 java.util.concurrent.atomic 패키지 통해 다양한 방식으로 지원
그러나 동기화는 thread contention(쓰레드 경합)을 발생시킬 수 있다.
- 2개 이상의 쓰레드가 똑같은 자원에 동시에 접근하려고하는 것

oracle : 쓰레드 간섭


class Counter {
    private int c = 0;

    public void increment() {
        c++;
    }

    public void decrement() {
        c--;
    }

    public int value() {
        return c;
    }

}

Counter 객체가 여러 쓰레드에서 사용되면 쓰레드 간에 interference가 발생하고 예상되지 않는 결과가 나올 것
Interference은 똑같은 데이터에 대해 두가지 연산이 각각 다른 쓰레드에서 실행될 때 발생한다.
1. c 초깃값 = 0
2. Thread A : c 정보 조회 (0)
3. Thread B : c 정보 조회 (0)
4. Thread A : 조회된 값을 증가시킨다 (1)
5. Thread B : 조회된 값을 감소시킨다 (-1)
6. Thread A : 결과를 c에 저장 (1)
7. Thread B : 결과를 c에 저장 (-1)
Thread A 결과는 사라지고 B에 의해 덮어씌어진 값만 남는다.
Thread Interfercne 버그는 찾고 고치기가 어렵다

oracle 메모리 일관성 오류

서로 다른 쓰레드가 동일한 데이터여야 하는 것에 일관성 없는 view를 가질 때 발생한다.
프로그래머는 이에 대한 대응만 알고 있으면 된다

int counter = 0;
counter++; // Thread A 
System.out.println(counter); // Thread B

counter 변수가 공유되고 A와 B 각각에서 각 코드가 실행된다고 할 때, Thread B에 "0"이 출력될 수도 있다. A의 counter 변경이 B에도 보일지 보장할 수 없기 때문에. 프로그래머는 이에 대해서 happens-before 관계를 맺어줘야 한다.
happens-before 관계를 맺어주는 방법은 여러가지가 있는데 그 중 하나가 synchronization이다.

oracle : synchronized를 이용한 동기화

`Synchronized Methods`

1. Synchronized Methods 동기화된 메서드 : 메서드 전체를 임계 영역으로 설정
- 메서드가 호출된 시점부터 해당 메서드가 포함된 객체의 lock을 얻어 작업을 수행하다가 메서드가 종료되면 lock 반환
- 메서드가 returns 할 때 lock이 반납되는데 잡히지 않는 예외로 인해 return 될 때도 lock은 반납된다.
- oracle2
  - static synchronized 메서드가 호출되면 쓰레드는 Class에 대한 intrinsic lock(지금까지 말했던 lock을 oracle은 intrinsic lock 이라고 하는 것 같다)을 얻는다. 그래서 그 lock에 의해 클래스의 static fields가 제어된다. 이는 인스턴스에 대한 lock과 구분된다.

public synchronized void calcSum() {

}

Synchronized Statements

1. synchronized문 사용 : 메서드 내의 일부를 블럭 { } 으로 감싸고 블럭앞에 synchronized (참조변수)를 붙이는 것
- 참조변수는 락(lock)을 걸고자 하는 객체를 참조하는 것이어야 함
- 이 블럭을 synchronized 블럭이라고 브른다.
- 이 블럭에 들어가면서 쓰레드는 지정된 객체의 lock을 얻고 여길 벗어나면 lock 반납
- 동기화된 메서드보다 복잡

public  void method() {
	 synchronized(객체의 참조변수) {
     }
}

1. oracle동기화된 메소드

메소드를 동기화 하려면 synchronized 키워드를 메서드 선언부에 더하면 된다.

public class SynchronizedCounter {
    private int c = 0;

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

    public synchronized void decrement() {
        c--;
    }

    public synchronized int value() {
        return c;
    }
}

SynchronizedCounter의 인스턴스가 count라고 했을 때 동기화된 메서드는 두 가지 효과

한 쓰레드가 동기화된 메서드를 실행하면, 모든 다른 쓰레드는 첫번째 쓰레드가 그 객체와 관련된 코드를 다 실행할 때까지 기다려야 한다.
동기화된 메서드가 종료되면 같은 객체에 대한 동기화된 메서드를 후속 호출과 자동적으로 happens-before관계를 설정한다. 이는 객체 상태의 변경이 모든 쓰레드에게 보여지게 한다.

생성자는 동기화될 수 없다. 객체를 생성한 쓰레드가 그것이 생성되는 동안 접근 권한을 가져야 하기 때문
객체가 1개 보다 많은 쓰레드에 보인다면 그 객체에 대한 모든 읽기, 쓰기는 synchronized 메소드를 통해서 이루어 져야 한다.
final fields에는 동기화 블럭 사용할 필요가 없다. final 이니까

2. Synchronized Statements

intrinsic lock을 제공할 객체를 구체적으로 명시해야 한다.

public void addName(String name) {
    synchronized(this) {
        lastName = name;
        nameCount++;
    }
    nameList.add(name);
}

여기서 the addNam메소드는 lastName, nameCount의 변화에 동기화 되어야 한다.
동시에 다른 객체의 메소드의 호출(nameList.add)을 피해야 한다. 동기화된 코드에서 다른 객체의 메소드를 호출하는 것은 Liveness에서 소개된 문제를 발생시킬 수 있다.
그런데 addName메소드 안에 nameList.add있잖아. nameList.add는 동기화 되면 안된다. 이 때 이런 Synchronized Statements가 유용
Synchronized statements 은 세분화된 동기화로 동시성을 향상시키는 데 유용하다.

3. 다른 방법

Atomic 나 Lock을 쓴 방법들이 아래 블로그에 소개되어 있다.
- https://sujl95.tistory.com/63

wait() notify() notifyAll()

동기화의 효율을 높이기 위해서 wait(), notify()가 있다. 특정 상황으로 인해 한 쓰레드가 계속 lock을 가지고 있다면 다른 작업이 진행되지 않는다.
- 이 때 wait()을 걸어주면 쓰레드는 lock을 반납하고 기다린다.
- 기다리던 쓰레드는 notify()가 호출되면 다시 작업을 진행할 수 있다.
- 다만 기다리던 쓰레드가 여러 개일 때 notify()로 어떤 쓰레드가 깨어날지 보장을 못한다.
- wait()가 걸리면 waiting pool에서 대기하는데 여기에는 wait()걸린 쓰레드들이 있다.
- notify() 걸리면 이들 중 하나가 나간다.
- 한 객체의 waitingPool에 있는 쓰레드를 다 깨우려면 notifyAll()
- 다 깨어났다 하더라도 이 깨어난 애들 중에 다른 누가 lock을 선점해서 lock을 얻지 못하면 다시 기다리는 상태로
- 이 waitingPool은 객체마다 존재하므로 notifyAll()이 호출되면 기다리던 그 객체의 쓰레드만 깨우고 다른 객체의 기다리던 쓰레드는 그대로 기다림

학습 6) 데드락

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/deadlock.html
호눅스 수업
2개 이상의 쓰레드가 서로를 기다리며 영원히 blocked 된 상태다.
Alphonese와 Gaston이 친구가 있다. 이 둘 사이에는 한 친구가 인사를 하면 다른 친구는 그 친구가 인사를 끝낼 때까지 인사를 해야 하는 룰이 있다고 했을 때, 데드락이 발생할 수 있는 상황이 있다. 둘 다 동시에 인사하는 것. 그러면 다른 친구가 인사 끝날 때까지 서로 기다리게 된다.

public class Deadlock {
    public static void main(String[] args) {
        Friend alphonse = new Friend("Alphonse");
        Friend gaston = new Friend("Gaston");
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                alphonse.bow(gaston);
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                gaston.bow(alphonse);
            }
        }).start();
    }

    static class Friend {
        private final String name;

        public Friend(String name) {
            this.name = name;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public synchronized void bow(Friend bower) {
            System.out.format("%s: %s has bowed to me!%n", this.name, bower.getName());
            bower.bowBack(this);
        }

        public synchronized void bowBack(Friend bower) {
            System.out.format("%s: %s has bowed back to me!%n", this.name, bower.getName());
        }
    }
}

결과 : 계속 돌아감

출처

자바의 정석
오라클 본문에 링크 걸어둠
학습1)
- 멀티쓰레드 : https://yadon079.github.io/2021/java%20study%20halle/week-10

bongf

spring, java학습

백기선님 자바스터디 10주차 : 멀티쓰레드 프로그래밍

Java강의

학습 1) Thread 클래스와 Runnable 인터페이스

쓰레드란

멀티쓰레드

Oracle : Defining and Starting a Thread

Runnable 인터페이스 구현

Thread 서브클래싱

start()와 run()

기타

학습 2) 쓰레드의 상태

Pausing Execution with Sleep

시간지정

현재 실행 중인 쓰레드에 대해서만 작동

`InterruptedException`

oracle : Interrupts

Joins

yield()

suspend(), resume(), stop()

학습 3) 쓰레드의 우선순위

학습 4) Main 쓰레드

데몬 쓰레드

학습 5) 동기화

oracle : 동기화

oracle 동기화 설명 : 내부 잠금 및 동기화

oracle : 쓰레드 간섭

oracle 메모리 일관성 오류

oracle : synchronized를 이용한 동기화

`Synchronized Methods`

Synchronized Statements

1. oracle동기화된 메소드

2. Synchronized Statements

3. 다른 방법

wait() notify() notifyAll()

학습 6) 데드락

출처

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