Multi Thread 👷‍♀️👷‍♂️

🦊 reference

• 남궁성 자바의 정석

🦊 base core concept

• process
  : 실행 중인 프로그램, resources와 thread로 구성된다.

• thread
  : 프로세스 내에서 실제 작업을 수행하는 일꾼

• single thread
  : resource + thread

• multi thread
  : resource + thread x n, 하나의 프로세스 안에 여러 개의 쓰레드

장점 )
1. 하나의 프로세스를 더 생성하는 것보다 thread를 늘리는 것이 더 도움됨.
2. 자원을 효율적으로 사용 가능

단점 )
1. 동기화 문제 발생 가능
2. Starvation(기아 상태), Deadlocked(교착 상태) 상태 발생 가능

• Thread pool
  : 쓰레드를 필요할 때 마다 생성하고 삭제하는 것은 cpu 비용이 많이 사용되기 때문에, 차라리 메모리로 미리 할당해놓고 필요할 때마다 일감을 할당해주는 것이다.

🦊 thread 구현 방식

🐤 방1) Thread 클래스를 상속

• 첫번째 방법은 Thread 클래스를 사용하는 것이다.

Thread.class : 기본 자바에서 제공하는 클래스, Runnable 을 사용하여 구현되어 있다.

public class Thread implements Runnable {
	
}

메서드 종류
참고 : https://www.tutorialspoint.com/java/lang/java_lang_thread.htm

순서	메서드 명	설명
1	currentThread()	현재 쓰레드 오브젝트 반환
2	getName()	쓰레드 이름 반환
3	getPriority()	쓰레드 우선순위 호출
4	setPriority()	쓰레드 우선순위 세팅
5	run()	쓰래드 내부에서 시작
6	sleep()	sleep()
7	start()	쓰레드 시작
8	clone()	클래스 객체 복사 메서드
9	getId()	쓰레드 아이디 반환
10	holdsLock()	현재 쓰레드 락
11	join()	쓰레드가 죽을 때까지 기다림
12	yield()

예제)

package com.company;

public class Thread01 extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("thread 시작합니다.");

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println( currentThread().getName() + " 완료합니다.");

    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread01 thread01 = new Thread01();
        thread01.setName("thread01");
        thread01.start();


        Thread01 thread02 = new Thread01();
        thread02.setName("thread02");
        thread02.start();
    }
}

🐤 2) Runnable 클래스 사용

• 2번째 방법은 직접적으로 Runnable을 사용하여 쓰레드를 구현하는 것이다.

package com.company;

public class Thread02 implements Runnable{


    @Override
    public void run() {
        System.out.println("thread 시작합니다.");

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println( Thread.currentThread().getId() + "번 쓰레드 완료합니다.");
    }

    public static void main(String[] args) {

        Thread02 thread02 = new Thread02();
        thread02.run();
        
    }
}

🦊 thread Pool 구현 방식

🐤 1) Executors, ExecutorService 사용

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/ExecutorService.html

• Executors, ExecutorService 를 사용하면 threadPool을 구현 가능하다.
  

순서	메서드 명	설명
1	boolean awaitTermination()	종료 요청 후 모든 작업이 실행 완료되거나 시간초가 되는 결과가 나올 때 까지 기다린다.
2	List<Future> invokeAll() (Collection <? extends Callable tasks>)	주어진 작업을 실행하고 완료 되면 상태와 결과를 유지하는 Future 목록 반환
3	T invokeAny(Collection <? extends > tasks)	주어진 시간 초과가 경과하기 전에 성공적으로 완료된 작업의 결과를 반환
4	boolean isShutdown()	true 이 실행기에 종료된 경우 반환
5	boolean isTerminated()	true 종료 후 모든 작업이 완료된 경우 반환
6	void shutdown()	이전에 submit() 된것은 실행되지만 새 작업이 허용되지 않은 채로 종료 기다림
7	List shutdownNow()	모든 활성 실행 작업을 중지하고 실행 대기 중이던 작업을 반환
8	Future submit(Callable task)	실행을 위해 Runnable 작업을 제출하고 해당하는 작업의 Future 반환

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Thread03 {

    public static void main(String[] args) {
       // 쓰레드 하나 생성
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();

        es.submit(() -> {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 시작합니다.");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 완료합니다.");
        });


        // 쓰레드 풀 하나 생성
        es.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 시작합니다.");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 완료합니다.");
            }
        });

        ExecutorService es2 = Executors.newFixedThreadPool(10);


        for(int i = 0 ; i < 10 ; i++ ) {
            es2.submit(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 시작합니다.");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 완료합니다.");

            });
        }

        es.shutdown();
        es2.shutdown();

    }


}

싱글 쓰레드와 멀티스레드 차이는?

하나의 쓰레드로 2개의 작업을 한 시간과 두개의 쓰레드로 2개의 작업을 한시간을 사실 2개의 쓰레드로 작업한 시간이 더 길다. 왜냐하면 하나의 자원을 두고 쓰레드간 작업을 교환하는 시간(context switching) 에 시간이 더 걸리기 때문이다.

하지만 멀티 코어일경우, 즉 자원이 2개 이상인 경우는 다르다. 키보드로 입력하는 쓰레드가 동작할 때 다른 쓰레드가 동시 동작하지 않는다면 모니터에 글자가 표현되는 일은 없을 것이다. 이처럼 멀티 쓰레드는 멀티 코어일때 작업 효율을 좋게 만든다.

쓰레드의 우선순위

이렇게 여러개의 쓰레드가 돌아갈 경우 쓰레드의 우선순위도 중요해진다. 파일다운로드랑 키보드 치기가 동시에 돌아가면 사용자가 채감하기 쉬운 키보드 치기가 가장 우선순위가 높아야 여러 편의성을 제공하기 때문이다. 우선순위는 1-10 까지의 숫자로 나눌수 있는데 보통 10이 가장 우선순위가 높다.

쓰레드 그룹

또한 멀티 쓰레드에서는 관련있는 쓰레드를 그룹으로 다루기 위한 것이다. 또한 보안적인 이유로 이렇게 묶어서 관리하는데 자신이 속한 쓰레드 그룹이나 하위 스레드 그룹은 변경할 수 있지만 다른 스레드 그룹의 쓰레드는 변경할 수 는 없다.