공유자원, 경쟁상태 그리고 임계영역

공유 자원(Shared Resource)

• 여러 프로세스나 스레드가 동시에 접근할 수 있는 시스템 자원
  • 이 자원은 메모리, 파일, 데이터베이스, 프린터 등의 형태로 존재할 수 있음
  • 프로세스나 스레드가 공유 자원을 동시에 접근하면 테이블 불일치나 시스템 오류가 발생할 수 있으므로 적절한 관리가 필요

경쟁 상태(Race Condition)

• 두 개 이상의 프로세스나 스레드가 동시에 공유 자원에 접근하여 그 결과가 의도하지 않은 데이터 불일치나 오류로 이어지는 상황을 의미
  • 예를 들어, 두 스레드가 동시에 공유 변수의 값을 갱신하려고 할 때, 하나의 스레드가 갱신을 완료하기 전에 다른 스레드가 값을 변경하면 최종 결과가 예상과 다르게 될 수 있음

public class RaceConditionExample {
    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                counter++;
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                counter++;
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Final counter value: " + counter);
    }
}

임계 영역(Critical Section)

• 동시에 접근해서는 안 되는 공유 자원에 접근하는 코드 영역을 의미
• 임계 영역에서의 접근을 제어하지 않으면 경쟁 상태가 발생할 수 있음
  • 따라서 임꼐 영역에서는 하나의 프로세스나 스레드만이 자원에 접근하도록 해야 함

public class CriticalSectionExample {
    private static int counter = 0; // BSS 세그먼트 영역에 저장
    private static final Object lock = new Object(); // 데이터 세그먼트 영역에 저장

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                synchronized (lock) {
                    counter++;
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                synchronized (lock) {
                    counter++;
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Final counter value: " + counter);
    }
}