• 스레드 사용법(com.eomcs.concurrent.*)(계속)
  • 스레드 라이프사이클
  • 크리티컬 섹션과 스레드 안전
  • 뮤텍스와 세마포어
  • 자바에서 뮤텍스를 다루는 방법
• DBMS 사용법
  • Database와 DBMS
  • MariaDB 설치와 설정

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메인스레드와 하위스레드 종료

• 메인스레드가 다른 스레드들보다 먼저 종료되더라도 다른 스레드가 종료될 때까지 JVM은 종료되지 않는다.
• 메인스레드가 종료되더라도 메인스레드가 실행한 자식스레드가 종료될 때까지 main스레드를 실행시킨 프로세스인 JVM은 종료되지 않는다.

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스레드의 생명주기(lifecycle)

• 생명주기: 생성 → 소멸
• Running : CPU Scheduling 대상 ⇒ CPU를 받을 수 있는 상태
• Not Runnable : CPU Scheduling 대상에서 제외 ⇒ CPU를 받지 않는 상태
• 스레드를 시작시키는 순간 Running 상태로 접어든다.
  • Running 상태는 실행하고 있는 상태 뿐만 아니라, CPU를 받을 수 있는 상태이기도 하다.
  • CPU는 OS의 관리 정책(CPU Scheduling)에 따라 스레드나 프로세스에 배분된다.
• run() 메서드 종료 후 다시 Running 상태로 돌아갈 수 없다.
  → 즉, 죽은 스레드는 다시 살릴 수 없다.
  ⇒ 새로 스레드를 만들어 실행하는 방법밖에 없다!
• thread.join()을 하면 thread가 종료할 때까지 main 스레드가 대기한다.
• Thread.sleep(3000)
  • 3초 동안 main 스레드가 잠든다.
  • 3초 동안 not runnable 상태로 만든다.
  • 3초가 지나면(timeout) 다시 "main" 스레드는 CPU를 받아 실행할 수 있다.
  • sleep()을 호출하면 그 순간에 실행하는 스레드를 잠들게 한다.
  • Sleep을 하면 CPU가 남아돌아도 CPU를 사용하여 실행시키지 않는다.

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스레드와 프로세스의 실행: 실체와 이해

1. 실체:

OS가 프로세스나 스레드의 명령을 가져와서 CPU에 넣어서 실행한다.
명령어들을 CPU에 가져와서 실행하는 것
OS가 CPU 스케쥴링 실행 상태에서 작동

2. 이해:

선점형 운영체제: CPU 사용을 OS가 온전히 점유하여 관리
운영체제가 CPU를 프로세스에게 줬다가 뺐다가 스레드에게 줬다가 뺐다가 하며 관리한다.

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CPU Racing(CPU 쟁탈전)

• 여러 프로세스나 스레드들이 CPU 사용권을 놓고 경쟁하는 것
  → 실체! OS가 CPU 스케줄링 정책에 따라 결정한다.

• 프로세스 스케줄링 → Round Robin 또는 Priority+Aging

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모든 스레드는 이름이 존재한다.
사용자가 설정하지 않으면 내부에서 알아서 생성된다.

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같은 메모리를 여러 스레드가 동시에 접근할 때 문제점

여러 스레드가 동시에 같은 변수에 접근할 때 다른 스레드의 작업을 덮어쓰는 문제가 발생한다!

public class ExamThread {

  static class MyList {
    int[] values = new int[100];
    int size;

    public void add(int value) {
      // 여러 스레드가 동시에 이 메서드에 진입하면 
      // 배열의 값을 덮어쓰는 문제가 발생한다.
      // 이렇게 여러 스레드가 동시에 접근했을 때 문제가 발생하는 코드 부분을
      // "Critical Section" 또는 "Critical Region" 이라 부른다.
      if (size >= values.length) {
        delay();
        return;
      }
      delay();
      values[size] = value;
      delay();
      size = size + 1;
      delay();
    }

    ...
    
  }

  static class Worker extends Thread {
    
    ...

    @Override
    public void run() {
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
        list.add(value);
      }
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    MyList list = new MyList();

    Worker w1 = new Worker(list, 111);
    Worker w2 = new Worker(list, 222);
    Worker w3 = new Worker(list, 333);

    w1.start();
    w2.start();
    w3.start();

    Thread.sleep(10000);

    list.print();
  }

}

예를 들어, 인덱스 23에 w1과 w3이 동시에 접근해서 배열 값을 삽입하려고 한 것이다.
w1이 값을 넣고 Delay에 걸려서 size를 증가시키지 못했는데 w3에게 cpu 사용권을 뺏겼다. 그래서 인덱스 23의 값이 최종적으로 333으로 덮어지게 된다.
그 다음에 w3에서 size가 커지고, 다시 cpu 사용권을 w1에게 뻇겨서 size가 또 커져서 인덱스가 건너뛰게 된다.

• add() 메소드의 경우처럼 여러 스레드가 동시에 코드를 실행할 때 문제가 발생하는 코드 블록을 "치명적인 영역"이라 부른다.
  → Critical Region = Critical Section = 여러 스레드가 충돌할 수 있는 코드 블록
• 어떤 코드에 문제가 발생하는가?
  같은 메모리(변수)를 동시에 접근하여 값을 변경할 때, 문제가 발생한다.
  즉, 다른 스레드가 쓴 값을 덮어 쓸 수 있다.
  또 공유 변수의 계산도 순차적이 아니라 동시에 진행되어 중복될 수 있다.
• 해결책?
  한 번에 한 스레드만이 접근하도록 제한하면 된다.
  → Mutual Exclusive(상호배제) ⇒ Mutex
  화장실에 한 명만 들어갈 수 있는 것처럼!

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상호배제 기법

Semaphore(n): n개까지만 허용, 나머지는 배제

예)
Semaphore(3)
Semaphore(1) ⇒ Mutex

자바에서는 Mutex를 문법으로 지원해준다!
→ synchronized

synchronized로 설정한 스레드는 한 번 실행에 한 스레드밖에 불가능하지만,
순서는 운영체제 맘이라 다른 애가 start() 먼저해도 순서는 뒤섞일 수 있다. 단지 한 번 시작한애가 있으면 다른애가 동시에 실행이 안되는 것이다.

• Critical Section에 오직 한 개의 스레드만 접근하게 하면 비동기로 인한 문제가 발생하지 않는다.
  ⇒ 즉 동기화로 처리한다.
• 동기화?
  • 여러 스레드가 동시에 실행하는 것이 아니고 여러 스레드가 순차적으로 접근하는 것.
  • 단 순차적으로 실행한다는 것은 동시 실행의 이점을 버리는 것이기 때문에 스레드를 사용하기 전의 상태와 같다. 기존의 실행 방식 처럼 실행 시간이 많이 걸린다.
• synchronized
  • critical section 구간에 이 키워드를 붙이면, 오직 한 번에 한개의 스레드만이 접근할 수 있다.
    → 병목현상 발생가능, 그래도 데이터 덮어씌워지는 것보다는 낫다.
  • 즉 critical section을 mutex 구간으로 설정한다.
  • 이 키워드가 붙은 블록(method)은 오직 한 번에 한 개의 스레드만이 접근할 수 있다.
  • 먼저 접근한 스레드가 나가야만 다음 스레드가 진입할 수 있다.

한 번에 한 스레드만 진입하도록 메소드 전체가 아니라 일부 코드만 설정할 수도 있다.

// 동기화 블록
synchronized(스레드가 공유하면 안되는 객체){

}

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여러 스레드 동시 실행 비교1

1. 비동기 실행

2. 메서드 동기 실행

3. 블럭 동기 실행

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서버와 멀티 스레드, 클라이언트 관계

클라이언트에서 요청을 보내면, 서버에서 각각의 클라이언트들에게 각각의 스레드를 생성해주고, 각각의 클라이어트들은 이 스레드와 통신하게 된다.

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ServerApp을 DBMS로 교체하기

ServerApp:

데이터 관리(CRUD)

DBMS:

DataBase Management System (데이터 관리 전문 서버 어플리케이션)

DataBase와 DBMS

ex)
Oracle - Oracle DBMS
MS - MS SQL
IBM - DB2
Oracle - MySQL
개발 커뮤니티 - Maria DB(MySQL 오픈 소스)
한국 - Cubid, Altibase, Tibero

DBMS와 SQL

SQL

명령 문법을 통일 → SQL(Structed Query Language) 구조를 갖춘, DBMS에 명령을 내릴 때 사용하는 문법

Q. 왜 DBMS마다 전용 문법이 있는가?

→ DBMS마다 특별한 기능이 있다. → DBMS만의 특별 기능을 사용할 문법이 필요하다.

MariaDB Server와 Client