스레드 기본 정보
Thread 클래스는 스레드를 생성하고 관리하는 기능을 제공한다.
스레드 생성
스레드를 생성할 때는 실행할 Runnable 인터페이스의 구현체와 스레드의 이름을 전달 할 수 있다.
Thread myThread = new Thread(new HelloRunnable(), "myThread");스레드 이름: 스레드의 이름을 반환하는 메서드이다. 생성자에서 myThread라는 이름을 지정해 그 값이 반환된다.
log("myThread.getName() = " + myThread.getName());스레드 우선순위: 스레드의 우선순위를 반환하는 메서드이다. 우선순위는 1(가장 낮음)부터 10(가장 높음)까지의 값으로 설정이 가능하며, 기본값은 5이다. setPriority()메서드를 사용해서 우선순위를 변경할 수 있다.
스레드 그룹 getThreadGroup() : 스레드가 속한 스레드 그룹을 반환하는 메서드이다. 기본적으로 모든 스레드는 부모 스레드와 동일한 스레드 그룹에 속하게 된다.
- 부모스레드: 새로운 스레드를 생성하는 스레드를 의미한다. 스레드는 기본적으로 다른 스레드에 의해 생긴다. 이러한 생성관계에서 새로 생성된 스레드는 생성한 스레드를 부모로 간주한다. 예를 들어
myThread는main스레드에 의해 생성되었으므로main스레드가 부모이다.
스레드 상태 geteState(): 스레드의 현재 상태를 반환하는 메서드이다. 반환되는 값은 Thread.State 열거형에 정의된 상수중 하나이다.
- New:스레드가 아직 시작되지 않은 상태
- RUNNABLE: 스레드가 실행 중이거나 실행될 준비가 된 상태
- BLOCKED: 스레드가 동기화 락을 기다리는 상태
- WAITING: 스레드가 다른 스레드의 특정 작업이 완료되기를 기다리는 상태
- TIME_WAITING: 일정 시간 동안 기다리는 상태
- TERMINATED: 스레드가 실행을 마친 상태
스레드의 생명주기
- NEW(새로운 상태)
- 스래드가 생성되고 아직 시작되지 않은 상태이다
- 스레드 객체가 생성되었지만
start()메서드가 호출되지 않은 상태이다.
- Runnable(실행 가능한 상태)
- 스레드가 실행될 준비가 된 상태이다.
start()메서드가 호출되면 스레드는 이 상태로 들어간다.- 이 상태는 스레드가 실행될 준비가 되어 있음을 나타내며 실제로 CPU에서 실행될 수 있는 상태이다.
- Blocked(차단 상태)
- 스레드가 다른 스레드에 의해 동기화 락을 얻기 위해 기다리는 상태이다.
- 예를들어
synchronized블록에 진입하기 위해 락을 얻어야 하는 경우 이 상태에 들어간다.
- Waiting(대기상태)
- 스레드가 다른 스레드의 특정 작업이 완료되기를 무기한 기다리는 상태이다.
wait(),join()메서드가 호출될때 이 상태이다.- 스레드는 다른 스레드가
noify(),notifyAll()을 호출하거나join()이 완료될 때까지 기다린다.
- Timed Waiting(시간 제한 대기상태)
- 스레드가 특정 시간동안 다른 스레드의 작업이 완료되기를 기다리는 상태이다.
sleep(long millis),wait(long timeout),join(long millis)메서드가 호출될때 이 상태가 된다.
- Terminated(종료상태)
- 스레드의 실행이 완료된 상태이다
- 스레드가 정상적으로 종료되거나 예외가 발생하여 종료된 경우 이 상태로 들어간다.
- 스레드는 한번 종료되면 다시 시작할 수 없다.
체크 예외 재정의
Runnable 인터페이스의 run()메서드를 구현할 때 체크 예외는 밖으로 던질 수 없다.
public interface Runnable {
void run();
}자바에서 매서드를 재정의 할 때 부모 메서드가 체크 예외를 던지지 않는경우 재정의된 자식 메서드도 체크 예외를 던질 수 없다. 자식 메서드는 부모 메서드가 던지는 예외 하위만 던질 수 있다.
하지만 보시다시피 runnable인터페이스는 예외를 던지지 않아 이를 상속받는 클래스들은 예외를 던질 수 없다.
Join
waiting은 스레드가 다른 스레드의 특정 작업이 완료되기를 무기한 기다리는 상태이다.
public class JoinMainV0 {
public static void main(String[] args) {
log("Start");
Thread thread1 = new Thread(new Job(), "thread-1");
Thread thread2 = new Thread(new Job(), "thread-2");
thread1.start();
thread2.start();
log("End");
}
static class Job implements Runnable {
@Override
public void run() {
log("작업 시작"); sleep(2000); log("작업 완료");
}
}
}위 구문 결과값을 출력하면 가끔 메인 메서드가 스레드의 결과값이 나오기도 전에 종료되는 경우가 있다.
메인 스레드는 다른 스레드에게 작업지시만 할 뿐이지 그들의 작업이 끝날때까지 기다리지 않는 점을 기억하자.
하지만 메인 스레드가 무조건 다른 스레드의 결과값이 나온 후에 종료할려면 join을 사용해야한다.
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
sum += i;
}이 코드는 스레드를 하나만 사용하기 때문에 CPU 코어도 하나만 사용할 수 있다. 코어를 더 효율적으로 사용하기 위해서는 여러 스레드로 나눠 계산하면 된다.
public class JoinMainV1 {
public static void main(String[] args) {
log("Start");
SumTask task1 = new SumTask(1, 50);
SumTask task2 = new SumTask(51, 100);
Thread thread1 = new Thread(task1, "thread-1");
Thread thread2 = new Thread(task2, "thread-2");
thread1.start();
thread2.start();
log("task1.result = " + task1.result);
log("task2.result = " + task2.result);
int sumAll = task1.result + task2.result;
log("task1 + task2 = " + sumAll);
log("End");
}
static class SumTask implements Runnable {
int startValue;
int endValue;
int result = 0;
public SumTask(int startValue, int endValue) {
this.startValue = startValue;
this.endValue = endValue;
}
@Override
public void run() {
log("작업 시작");
sleep(2000);
int sum = 0;
for (int i = startValue; i <= endValue; i++) {
sum += i; }
result = sum;
log("작업 완료 result=" + result);
}
}
}좀 더 효율적이 될것이라 믿고 코드를 돌려보면 5050이 아닌 0이 나온다.
0이 나온 이유는 메인 스레드가 다른 스레드의 계산 결과를 기다리지않고 스레드를 종료시켜버려서 0이 나온 것이다.
이 문제를 해결하기 위해서는 스레드가 실행 후 sleep을 걸어 timed-waiting 상태로 만들어 버릴 수도 있지만 이것보다 join()메서드를 활용하면 문제가 더 쉽게 해결된다.
public class JoinMainV3 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
log("Start");
SumTask task1 = new SumTask(1, 50);
SumTask task2 = new SumTask(51, 100);
Thread thread1 = new Thread(task1, "thread-1");
Thread thread2 = new Thread(task2, "thread-2");
thread1.start();
thread2.start();
// 스레드가 종료될 때 까지 대기
log("join() - main 스레드가 thread1, thread2 종료까지 대기"); thread1.join();
thread2.join();
log("main 스레드 대기 완료");
log("task1.result = " + task1.result);
log("task2.result = " + task2.result);
int sumAll = task1.result + task2.result;
log("task1 + task2 = " + sumAll);
log("End");
}
static class SumTask implements Runnable {
int startValue;
int endValue;
int result = 0;
public SumTask(int startValue, int endValue) {
this.startValue = startValue;
this.endValue = endValue;
}
@Override
public void run() {
log("작업 시작");
sleep(2000);
int sum = 0;
for (int i = startValue; i <= endValue; i++) {
sum += i; }
result = sum;
log("작업 완료 result = " + result);
}
}
}main에서 다음 코드를 실행하면 메인 스레드는 1,2 스레드가 종료될때 까지 기다린다. 이때 메인 스레드는 waiting상태가 된다.
Waiting (대기 상태)
스레드가 다른 스레드의 특정 작업이 완료되기를 무기한 기다리는 상태이다.
join() 을 호출하는 스레드는 대상 스레드가 TERMINATED 상태가 될 때 까지 대기한다.
대상 스레드가 TERMINATED 상태가 되면 호출 스레드는 다시 RUNNABLE 상태가 되면서 다음 코드를 수행한다.
이렇듯 특정 스레드가 완료될 때 까지 기다려야 하는 상황이라면 join() 을 사용하면 된다
join(): 호출 스레드는 대상 스레드가 완료될 때 까지 무한정 대기한다.join(ms): 호출 스레드는 특정 시간 만큼만 대기한다. 호출 스레드는 지정한 시간이 지나면 다시RUNNABLE
상태가 되면서 다음 코드를 수행한다.
interrupt
interrupt를 사용하면 Waiting,Timed_Waiting 같은 대기 상태의 스레드를 직접 깨워서 작동하는 Runnable 상태로 만들 수 있다.
- 인터럽트가 발생하면 해당 스레드에
InterruptedException이 발생한다. - 이때 인터럽트를 받은 스레드는 대기 상태에서 깨어나
Runnable상태가 되고 코드를 정상 수행한다. InterruptedException을catch로 잡아 정상 흐름으로 변경하면 된다.
자바에서는 스레드가 인터럽트 상태인지 알려주는 isInterrupted() 메서드를 제공해 주기도 한다.
- 인터럽트를 실행 한 후 스레드의 상태를 알리는
isInterrupted는 인터럽트의 상태를 변경하는 것이 아닌 단순히 인터럽트의 상태를 확인만 한다.
스레드의 인터럽트 상태를 직접 체크해서 사용할 때는 Thread.interrupted()를 사용하면 된다.
- 스레드가 인터럽트 상태라면
true를 반환하고 해당 스레드의 상태를false로 변경한다. - 스레드가 인터럽트 상태가 아니라면
false를 반환하고 해당 스레드의 상태를 변경하지 않는다.
인터럽트 예제
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Printer printer = new Printer();
Thread printerThread = new Thread(printer, "printer");
printerThread.start();
Scanner userInput = new Scanner(System.in);
while (true) {
log("프린터할 문서를 입력하세요. 종료 (q): ");
String input = userInput.nextLine(); if (input.equals("q")) {
printer.work = false;
break;
}
printer.addJob(input);
}
}
static class Printer implements Runnable {
volatile boolean work = true;
Queue<String> jobQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
@Override
public void run() {
while (work) {
if (jobQueue.isEmpty()) {
continue;
}
String job = jobQueue.poll();
log("출력 시작: " + job + ", 대기 문서: " + jobQueue);
sleep(3000); //출력에 걸리는 시간
log("출력 완료: " + job);
}
log("프린터 종료"); }
public void addJob(String input) {
jobQueue.offer(input);
}main 스레드: 사용자의 입력을 받아서Printer인스턴스의jobQueue에 담는다.Printer 스레드:jobQueue에 내용이 있으면poll()메서드를 이용해 내용을 꺼낸다.- 여기에서 문제는
q를 입력한 후 바로 종료되지 않는다는 점이다. - 인터럽트를 활용해서 반응성이 느린 문제를 해결해보겠다.
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Printer printer = new Printer();
Thread printerThread = new Thread(printer, "printer");
printerThread.start();
Scanner userInput = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("프린터할 문서를 입력하세요. 종료 (q): ");
String input = userInput.nextLine();
if (input.equals("q")) {
printerThread.interrupt();
break;
}
printer.addJob(input);
}
}
static class Printer implements Runnable {
Queue<String> jobQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
@Override
public void run() {
while (!Thread.interrupted()) {
if (jobQueue.isEmpty()) {
continue;
}
try {
String job = jobQueue.poll();
log("출력 시작: " + job + ", 대기 문서: " + jobQueue);
Thread.sleep(3000); //출력에 걸리는 시간
log("출력 완료: " + job);
} catch (InterruptedException e) {
log("인터럽트!");
break;
}
}
log("프린터 종료");
}Thread.interrupted()메서드를 이용하면 해당 스레드가 인터럽트 상태인지 아닌지 확인할 수 있다.
Yield 양보하기
어떤 스레드를 얼마나 실행할지는 운영체제가 스케줄링을 통해 결정한다.그런데 특정 스레드가 바쁘지 않은 상황이어서 다른 스레드에 CPU 실행 기회를 양보하고 싶을 수 있다. 이렇게 양보하면 스큐줄링 큐에 대기 중인 다른 스레드가 CPU 실행기회를 더 빨리 얻을 수 있다.
