🍜쉬운 비유로 이해하는 스레드의 이해[feat. PC방 알바생]

SUUUI·2025년 4월 6일

java

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‼️오늘은 Java 의 스레드(Thread)에 대해서 알아보는 시간을 가져보자!

🍜어느 피시방(process)의 알바생(Thread)들

개발자 취업이 안돼서 포기하고 영끌을 해서 피시방(Process) 을 차린 윤수씨,
피시방의 운영 규칙(메뉴,가격,서비스 등등)(Application) 을 구축한뒤
피시방에서 알바를 할 알바생(Thread) 들을 데려온다.

// 알바생(Thread) 구현
class PCRoomWorker extends Thread {
    private String name;
    
    public PCRoomWorker(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + " 알바생이 일을 시작합니다!");
        // 주문 처리 로직
        System.out.println(name + " 알바생이 일을 마쳤습니다.");
    }
}


PCRoomWorker worker1 = new PCRoomWorker("스레드1");
worker1.start(); // 스레드 시작

자바에서 스레드를 만드는 가장 기본적인 방법은 Thread 클래스를 상속받는 것이다. run() 메소드를 오버라이드하여 스레드가 실행할 작업을 정의하고, start() 메소드를 호출하여 스레드를 실행한다. 이는 윤수씨의 피시방에서 알바생이 일을 시작하는 것과 같다.

🍜Thread Pool(스레드 풀)

알바생들을 손님의 주문이 없으면 대기실(스레드 풀)에서 대기하면서 꿀을 빨 수 있다(Idle 상태)
손님의 주문(Request) 이 들어오면 이곳에서 하나의 주문에 대한 작업을 수행하기 위해 한명의 알바생이 나가게 된다(실행 상태)
그리고 작업이 끝나면 다시 들어와서 또 주문이 들어오기 전까지 꿀을 빤다.
하지만 이 피시방은 주문을 처리 못했을 경우 바로 짤리게 된다!(예외 발생 후 스레드 소멸)

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

public class PCRoomService {
    public static void main(String[] args) {
        // 5명의 알바생을 대기실(스레드 풀)에 배치
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        
        // 주문이 들어올 때마다 알바생에게 작업 할당
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int orderNum = i;
            threadPool.execute(() -> {
                System.out.println("알바생 #" + Thread.currentThread().getId() + 
                                 "가 주문 #" + orderNum + "을 처리합니다.");
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 작업 시간
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("주문 #" + orderNum + " 완료!");
            });
        }
        
        // 모든 작업이 끝나면 스레드 풀 종료
        threadPool.shutdown();
    }
}

ExecutorService를 사용하여 스레드 풀을 생성한다. 이는 윤수씨의 피시방에서 대기실에 알바생들을 대기시키는 것과 같다. 주문(작업)이 들어오면 스레드 풀에서 가용한 스레드를 할당하여 처리하고, 작업이 끝나면 스레드는 다시 풀로 돌아가 다음 작업을 기다리게 된다.

🍜임계영역(Critical Section)과 경쟁상태(Race Condition)

윤수의 피시방에는 '라면을 끓이는 주방'이 있다. 이 주방(임계영역) 에서는 한 번에 한 명의 알바생만 들어갈 수 있다. 왜냐하면 공간이 좁아서 두 명이 동시에 들어가면 서로 부딪히고 요리가 엉망이 되기 때문이다!
그러던 어느 날, 비 오는 새벽에 손님 두 명이 동시에 주문을 했다

user1: "짜파구리에 대패삼겹살 추가 + 김밥 반줄"
user2: "짜파구리에 대패삼겹살 추가 + 치즈 마요 덮밥"

두 명의 알바생(Thread1, Thread2)이 각각 주문을 받았다. 그런데 문제는 짜파구리가 딱 한 인분만 남아있었다! 하지만 두 알바생 모두
"남아있는 짜파구리 확인 → 있네! → 라면 후딱 끓이고 수량을 감소시키자!" 과정(리소스 변경)
을 거치려 했다.
짜파구리를 완성시켜서 손님에게 가져다줘야 해고를 안당하니까,
두 알바생은 내가 먼저하겠다고 *주방앞에서 눈치 싸움을 하고 있다(경쟁상태(Race Condition))**
두 알바생이 동시에 같은 재료를 사용하려는 상황이다(동시성이슈).
이런 상황이 발생하면 다음과 같은 문제가 생긴다:

두 알바생 모두 짜파구리가 있다고 판단함
첫번째 알바생(Thread1)이 짜파구리를 사용함
두번째 알바생(Thread2) 은 이미 없어진 짜파구리를 사용하려고 함
결국 두번째 알바생은 주문을 처리할 수 없게 됨 (예외 발생)
주문 처리 실패로 '500 ERROR' 발생, 손님에게는 잔뜩 욕을 먹게 되고 죄송하다는 말과 함께 다시 주문해달라고 요청
그리고 두번째 알바생은 결국 짤리게 되었다(예외 발생 후 스레드 소멸)

public class Kitchen {
    private int ramyeonCount = 1; // 짜파구리 1개만 남음
    
    // 여러 스레드가 동시에 접근 가능한 라면 주방
    public boolean cookRamyeon(String workerName) {
        if (ramyeonCount > 0) {
            System.out.println(workerName + ": 짜파구리가 " + ramyeonCount + "개 남아있네!");
            
            // 라면 끓이는데 시간이 걸린다고 가정
            try {
                Thread.sleep(1000); // 이 시간 동안 다른 스레드도 접근 가능
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
            ramyeonCount--; // 재고 감소
            System.out.println(workerName + ": 짜파구리 조리 완료! 남은 개수: " + ramyeonCount);
            return true;
        } else {
            System.out.println(workerName + ": 짜파구리가 없어요! 주문 실패!");
            return false;
        }
    }
}