💫 JAVA

✔️ Thread

• 세탁기 - 세탁물 넣기 - 전원버튼 (세탁기 동작)
• 로봇청소기 - 전원버튼 (로봇청소기 동작)
• 화장실 청소하기 - 스스로
  -> 한 번에 세 개의 청소를 병렬적으로 할 수 있다.

✅ Thread란?

• 스레드는 프로그램 안에서 동시에 여러 일을 처리할 수 있게 해주는 '작업 흐름'입니다.
• 지금까지 작성한 코드는 대부분 한 번에 한 작업만 처리하는 싱글 스레드 방식이었습니다.
• 자바는 멀티스레드를 통해 동시에 여러 작업을 병렬로 실행할 수 있도록 지원합니다.

✅ Thread 생성 방법

• 자바에서는 스레드를 만들 때 두 가지 방법이 있습니다:
  1) Thread 클래스를 상속하거나
2) Runnable 인터페이스를 구현하는 것
• 이번 예제에서는 Thread 클래스를 상속하는 방법을 사용합니다.

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        // 실행할 작업 작성
    }
}

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✅ run() 메서드

• 스레드가 실제로 수행할 작업 내용을 담는 메서드입니다.
• run()을 직접 호출하면 단순한 메서드 실행이 되고,
  반드시 start()로 호출해야 진짜 스레드로 실행됩니다.
• Thread class 의 run() 메소드를 Override 하는 메서드입니다.

@Override
public void run() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        System.out.println("MyThread: " + i);
    }
}

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✅ sleep()으로 일시 정지

• Thread.sleep(밀리초)를 사용하면 스레드를 잠깐 멈출 수 있습니다.
• 예: 500은 0.5초 동안 일시 정지합니다.
• 이 메서드는 예외 처리가 필요하므로 try-catch로 감싸야 합니다.

try {
    Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
    System.out.println("Thread interrupted");
}

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✅ Thread 실행

• Thread 객체를 만든 후 start()를 호출하면 새로운 스레드에서 run()이 실행됩니다.
• run()을 직접 호출하면 멀티스레딩이 되지 않고 일반 메서드처럼 순차 실행됩니다.

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("My Thread: " + i);
            
            try {
                Thread.sleep(5000);
            } catch(InterruptedException e) {
                System.out.println("MyThread was interrupted.");
            }
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
}

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🤔 만약 run()과 start()를 동시에 호출한다면?

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
        thread.run();
    }
}

• start는 백그라운드에서 실행되고 run은 메인스트림에서 실행되어 메모리를 낭비하는 현상.

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↔️ start() vs run() 차이점

구분	start()	run()
실행 방식	새로운 스레드를 생성하고 내부적으로 run() 실행	단순한 메서드 호출 (스레드 아님)
병렬 처리	O (실제 멀티스레드 동작)	X (현재 스레드에서 실행됨)
사용 목적	스레드를 시작할 때 사용	실행할 작업 내용을 정의할 때 사용
실행 결과	새로운 실행 흐름이 생겨 run()이 백그라운드에서 실행됨	그냥 일반 메서드처럼 실행됨

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🔁 Thread 주요 메서드 요약

메서드	설명
run()	스레드에서 실제로 실행할 작업을 정의하는 메서드
start()	새로운 스레드를 생성하고 내부적으로 run() 실행
sleep(ms)	지정된 시간(ms) 동안 스레드를 일시 정지시킴
interrupt()	다른 스레드에 중단 요청을 보내며, sleep() 중이면 InterruptedException 발생

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✔️ Runnable

✅ Runnable이란?

• Runnable은 자바에서 멀티스레드를 구현할 수 있게 해주는 인터페이스입니다.
• Thread 클래스를 상속하지 않고도 멀티스레드를 만들 수 있으며, 동시에 다른 클래스를 상속할 수 있어서 더 유연하게 사용할 수 있습니다.

✅ Runnable 클래스 생성
Runnable을 구현한 클래스에서는 반드시 run() 메서드를 구현해야 하며,
이 메서드 안에 스레드가 실행할 코드를 작성합니다.

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Runnable 실행 중");
    }
}

✅ Runnable 실행 방법
Runnable은 실행할 코드만 정의하며, 직접 실행하지 않습니다.
Thread 객체에 전달한 후 start()를 호출하면 멀티스레드로 실행됩니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
    }
}

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✅ Thread.sleep()과 예외 처리

• 스레드 실행 중 잠시 쉬게 하려면 Thread.sleep()을 사용합니다.
• 이 메서드는 InterruptedException을 던질 수 있으므로 try-catch로 감싸야 합니다.

try {
    Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
    System.out.println("스레드가 중단되었습니다.");
}

✅ Thread 이름

• thread.setName(), thread.getName() 매서드로 이름을 지정, 이름을 받아올 수 있다.
• runnable 인스턴스를 Thread 매개변수로 받은 경우 두번째 매개변수에 이름을 지정할 수 있다.

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Runnable executed");
        for(int i = 1; i <= 5; i++) {
            try {
                Thread.sleep(5000);
                System.out.println(i);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + " Thread executed");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread firstThread = new Thread(new MyRunnable(), "First Thread");
        firstThread.start();
        Thread secondThread = new MyThread();
        secondThread.setName("second");
        secondThread.start();
    }
}

✅ 람다식으로 runnable 직접 구현하기

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()-> {
            System.out.println("Runnable 실행 중");

            for(int i = 1; i <= 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                    System.out.println(i);
                } catch(InterruptedException e) {
                    System.out.println(e.getMessage());
                }
            }
        }).start();
    }
}

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✏️ 예제: Hello 출력
Runnable을 사용해 0.5초마다 'Hello'를 출력하는 간단한 예제입니다.
run() 메서드 안에서 반복문과 sleep()을 함께 사용합니다.

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Hello from Thread: " + i);
            try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Thread was interrupted.");
            }
        }
    }
}

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✏️ 예제: 배열 합계 계산
각기 다른 배열을 각각의 스레드에서 동시에 합산하는 예제입니다.
Runnable을 구현해 run() 안에서 배열의 합을 계산하고 출력합니다.

class SumRunnable implements Runnable {
    private final int[] numbers;

    SumRunnable(int[] numbers) {
        this.numbers = numbers;
    }

    @Override
    public void run() {
        int sum = 0;
        System.out.println("SumRunnable executed");
        for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
            sum += numbers[i];
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("SumRunnable interrupted");
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": SumRunnable returned " + sum);
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] dataSets = {
                {1, 2, 3, 4, 5},
                {10, 20, 30, 40, 50},
                {7, 14, 21, 28},
                {100, 200, 300, 400}
        };
        for (int[] dataSet : dataSets) {
            Thread sumThread = new Thread(new SumRunnable(dataSet));
            sumThread.start();
        }
    }
}

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✔️ Synchronization | 동기화

✅ 동기화(synchronization)란?

• 여러 스레드가 동시에 하나의 자원(변수, 메서드 등)에 접근하면 데이터 충돌이 발생할 수 있습니다.
• 동기화는 한 번에 하나의 스레드만 해당 자원에 접근하도록 막아주는 장치입니다.

✅ 스레드 생성 및 실행

• 5개의 Thread를 생성해 Runnable 작업을 실행하고,
  모든 스레드가 끝날 때까지 기다린 후 최종 count 값을 출력합니다.

class Counter {
    private int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter counter = new Counter();
        Runnable task = () -> {
            for(int i = 0; i < 10000; i++) {
                counter.increment();
            }
        };
        Thread[] threads = new Thread[5];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(task);
            threads[i].start();
        }
        for(Thread t: threads) {
            t.join(); // 각 스레드를 기다려준다.
        }
        System.out.println("Final count: " + counter.getCount());
    }
}

▶️
Final count: 47989

✅ 실행 결과 예측

• 실행 결과는 항상 5000이 나오지 않을 수 있습니다.
• 예: 4266, 4782 등 매번 다르게 출력될 수 있습니다.
• 이는 여러 스레드가 동시에 count++를 실행하면서 중간 값이 덮어씌워지거나 유실되기 때문입니다.

ℹ️ Race Condition
경쟁 조건

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✅ synchronized로 해결

• increment() 메서드에 synchronized 키워드를 붙이면,
  한 번에 하나의 스레드만 이 메서드를 실행할 수 있어 값이 엉키는 문제를 막을 수 있습니다.

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

✅ 동기화 적용 후 결과

• synchronized를 적용한 후 다시 실행하면
• 항상 최종 결과가 5000으로 정확하게 출력됩니다.
• 모든 스레드가 번갈아 안전하게 작업했기 때문에 값이 꼬이지 않습니다.

Final count: 50000

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↔️ synchronized 사용 전/후 비교

조건	동기화 전	동기화 후
count 최종값	실행마다 달라질 수 있음 (예: 4266)	항상 5000으로 정확함
충돌 가능성	높음 (여러 스레드가 동시에 접근)	없음 (순차적으로 접근)
코드 안정성	낮음 (예상치 못한 결과 발생)	높음 (일관된 결과 보장)

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✔️ Prallel Paradigm

✅ 병렬 처리란?

• 하나의 큰 작업을 여러 조각으로 나누어 동시에 처리하는 방식입니다. *Thread의 병렬 처리는 여러 개의 작업을 동시에 처리
• 여러 CPU 코어를 활용해 작업 속도를 높일 수 있습니다.