13강 - 멀티스레드 프로그래밍
- 프로세스와 스레드
- 스레드의 생성
- 스레드 제어하기
- 스레드 동기화
✅ 프로세스와 스레드
Java 프로그램은 하나의 프로세스로 만들어져 실행됨
→ 프로세스는 프로그램의 통상적 실행 단위
프로세스는 자원을 확보하고 있는 실행 중인 프로그램
지금까지는 프로세스에서 하나의 스레드가 생성되고, main() 메소드가 호출되어 실행됨 (단일 스레드)
스레드란?
프로세스 내에 존재하는 소규모 실행 흐름
- 하나의 프로세스 내에 여러 스레드가 동시에 실행될 수 있음
- 스레드는 경량 프로세스
멀티 스레드
하나의 프로세스 내에서 동시 실행을 위해 존재하는 여러 스레드
Java 프로그램은 하나의 스레드(main 스레드)로 시작됨
main스레드에서 자식 스레드를 만들고 시작할 수 있음- 그러면 여러 스레드가 동시에 독립적으로 실행되고 종료됨
✅ 스레드의 생성
Thread 클래스
스레드의 생성과 관리를 위한 메소드 제공
- 스레드 생성을 위해
Thread클래스의 객체가 필요함
🔹주요 생성자
1. 스레드 생성자 (Thread 생성 방식)
| 생성자 | 설명 |
|---|---|
Thread() | 새로운 스레드를 생성하며, 이름이 자동으로 “Thread-n”으로 주어짐 |
Thread(String name) | 새로운 스레드를 생성하며, 스레드의 이름을 name으로 지정 |
Thread(Runnable target) | 새로운 스레드를 생성하며, 스레드의 이름이 자동으로 주어짐. 스레드가 실행될 때 target 객체의 run() 메소드가 실행됨 |
Thread(Runnable target, String name) | 스레드의 이름을 name으로 지정하며, 나머지는 위와 같음 |
2. 스레드 메서드 (Thread 관련 메서드)
| 메서드 형식 | 설명 |
|---|---|
static Thread currentThread() | 현재 실행 중인 스레드 객체의 참조값을 리턴 |
String getName() | this 스레드의 이름을 리턴 |
void setName(String name) | this 스레드의 이름을 name으로 변경 |
int getPriority() | this 스레드의 우선순위를 리턴 |
void setPriority(int newPriority) | this 스레드의 우선순위를 newPriority로 변경 |
void start() | run()을 호출하여 this 스레드를 실행시킴 |
스레드의 생성과 실행
-
Thread유형의 객체t를 생성 -
t.start()를 호출
→ 스레드의 실행 시작,run()메소드 호출함 -
run()메소드에는 스레드의 실행 코드가 있음
→run()메소드를 정의하는 두 가지 방법
1. Thread 클래스를 상속받는 클래스
Thread 클래스를 상속받는 클래스 A를 정의
→ 여기서void run()메소드 재정의
- A 유형의 객체를 생성하고
start()를 호출
2. Runnable 인터페이스를 구현한 클래스
Runnable 인터페이스를 구현하는 클래스 B를 정의
→ 여기서void run()메소드 구현
- Thread 객체를 생성할 때, B 객체(Runnable 객체)를 인자로 사용
start()를 호출함
멀티 스레드의 실행
-
멀티 스레드 프로그램의 실행 결과는 예측할 수 없음
→ 실행 결과가 매번 다를 수 있음 -
각 스레드는 정해진 순서 없이 독립적으로 실행됨
-
main스레드는 다른 스레드를 시작하거나, 다른 스레드의 실행과 무관하게 실행되고 종료됨
✅ 스레드 제어하기
생성된 스레드가
CPU를 얻어 실행되고 최종적으로 종료될 때까지 여러 상태 변화를 겪음
| 상태 | 설명 |
|---|---|
| Startable | 객체가 생성되었으나 start()의 실행 전 상태 |
| Runnable | start() 메서드가 호출되었으나 CPU를 아직 획득하지 못한 상태 |
| Running | CPU를 얻어 실행 중인 상태 |
| Not Running | CPU를 잃고 중단된 상태 (Blocked, Waiting, Timed_Waiting 포함) |
| Dead | run() 메서드가 종료된 상태 |
스레드의 상태 전이
1. 스레드의 상태 제어를 위한 메소드
// 스레드의 우선순위 변경 → 높은 우선순위 가진 스레드가 `CPU` 얻음
void setPriority(int newPriority)
// 현재 실행 중인 스레드가 정해진 시간 동안 실행을 멈추고 `Not Running` 상태가 됨
// 다른 스레드가 이 스레드를 `interrupt()` 메서드로 깨우면 예외 발생
static void sleep(long millis) throws InterruptedException
// 현재 실행 중인 스레드가 잠시 실행을 멈추고 `Runnable` 상태로 들어감
// CPU를 다른 스레드에게 양보하는 것
static void yield()
// 스레드가 종료될 때까지 기다림
// 현재 실행 중이었던 스레드는 `Not Running` 상태로 들어감
// void join(long millis)는 최대 millis 시간 동안 기다림
// 기다리는 중에 다른 스레드가 이 스레드를 깨워주면,
// InterruptedException을 받으면서 리턴됨
void join() throws InterruptedException
// 스레드를 인터럽트 시킴
// 스레드가 wait(), join(), sleep()에 의해 중단된 상태였다면
// 그 상태에서 깨어나 Runnable 상태가 됨
void interrupt()2. 스레드 상태 제어를 위한 Object 클래스의 메소드
// 객체를 처리 중인 스레드가 대기 상태로 감
// 다른 스레드가 해당 객체에 대해 notify() 메소드를 호출할 때까지 기다림
void wait() throws InterruptedException
// 객체를 처리 중인 스레드를 정해진 시간 동안 대기 상태로 만듬
// 다른 스레드가 해당 객체에 대해 notify() 메소드를 실행시켜 주면,
// 대기 중이라도 이 스레드가 깨어날 수 있음
// *이 메소드는 synchronized 메소드의 내부에서만 호출 가능*
void wait(long millis) throws InterruptedException
// wait()를 호출하여 대기 중인 스레드를 깨워 줌
// *이 메소드는 synchronized 메소드의 내부에서만 호출 가능*
void notify()✅ 스레드 간 간섭
여러 개의 스레드들이 하나의 공유 객체에 동시 접근하는 경우 데이터 무결성이 훼손됨
스레드 동기화
서로 다른 스레드들이 공유 자원을 다룰 때, 데이터 무결성을 보장하도록 하는 것
- 한 번에 오직 한 개의 스레드만이 해당 공유 객체에 접근하도록 동기화 (상호 배제)
💡 동기화 방법
- 상호 배제 원칙
- 키워드:
synchronized
- 동기화 메소드 또는 동기화 블록 제공
- 공유 자원을 수정할 때, 다른 스레드에서 같은 코드를 수행할 수 없게 함 (락 설정)
synchronized 메소드
스레드 동기화를 위한 키워드로, 한 번에 하나의 스레드에 의해서만 실행 가능하게 함
synchronized 메소드를 실행하려면 메소드를 호출한 객체에 대한 lock을 얻어야 함
- 다른 스레드는 잠금이 해제되고
lock을 얻을 때 까지 동일 객체의synchronized메소드를 실행할 수 없고 대기해야 함
public synchronized void func() { ... }일부 블록만 동기화하는 것도 가능함
synchronized(객체) { ... }- 객체는 공유자원으로 대개
this를 사용
synchronized 메소드 사용 예
class Counter {
private int c = 0;
public synchronized void increment() { c++; }
public synchronized void decrement() { c--; }
public int value() { return c; }
}
class Counter {
private int c = 0;
public void increment() {
synchronized(this) { c++;}
}
public void decrement() {
synchronized(this) { c--;}
}
public int value() { return c; }
}