TIL #7 스레드

1. 프로세스와 스레드

우리가 컴퓨터를 사용하다보면 여러 프로그램들을 사용하게 된다. 크롬 브라우저, 달력, 계산기 등
우리가 실행시켜서 돌아가고 있는 이런 프로그램들을 프로세스(Process) 라고 한다.
프로세스 는 운영체제로부터 Code, Data, Stack, Heap 등을 할당 받아 프로그램을 실행시킨다.

스레드(Thread) 는 이런 프로세스 내에서 실행되는 여러 실행 경로 중 하나이다.
스레드 또한 프로세스 로부터 자원을 할당받아 실행되는데,
프로세스 내 여러 스레드 가 존재하고 각 스레드 는 자신만의 개별 Stack을 가지고 있지만
Heap 영역에 할당된 데이터는 프로세스 내 모든 스레드 와 공유한다.

Java 의 경우에는 프로그램이 JVM 프로세스 상에서 실행된다.
JVM 은 Main 스레드 를 동작시키는데, 이는 기본적으로 처음에 실행되는 스레드 이다.

2. 스레드 동작 방식

2.1. 스레드 생성과 실행

스레드 를 생성하고 실행하는 방법에는 여러 가지가 존재하는데, Java 에서는 주로 두 가지 방법을 사용한다.
Thread 클래스를 직접 상속받는 방법과 Runnable 인터페이스를 구현하는 방법이다.

• Thread 클래스 상속

  Thread 클래스의 run() 메서드를 오버라이딩하여 실행할 코드를 정의한다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
		thread.start();		// 스레드 실행
    }
}

class MyThread extends Thread {
	@Override
    public void run() {
        System.out.println("스레드");
    }
}

• Runnable 인터페이스 구현

  마찬가지로 run() 메서드를 오버라이딩하여 실행할 코드를 정의한다.
  이 방법은 인터페이스를 사용하는 방법이기 때문에 추가로 다른 클래스를 상속받아야 할 때 유용하다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(run);	// 'Thread' 객체를 생성할 때 'Runnable' 객체 전달
		thread.start();						// 스레드 실행
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
	@Override
    public void run() {
        System.out.println("스레드");
    }
}

• 람다식 사용

  Java 8 이상에서는 람다식을 사용하여 Runnable 인터페이스를 간결히 구현할 수 있다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	Runnable run = () -> {				// 'run()' 메서드 구현
        	System.out.println("스레드");
        }
        
        Thread thread = new Thread(run);	// 'Thread' 객체를 생성할 때 'Runnable' 객체 전달
		thread.start();						// 스레드 실행
    }
}

2.2. 스레드 상태와 제어

스레드의 상태 는 스레드 의 생명주기를 관리하고 스레드 가 어떤 작업을 수행하고 있는지 알려준다.
일반적으로 객체가 생성된 이후에는 실행과 대기를 반복하며 run() 메서드를 수행한다.

[그림 1. 스레드의 실행 상태]

경우에 따라 스레드 는 실행 대기가 아닌 일시 정지 상태로 넘어갈 수도 있다.
실행 대기는 스레드 가 실행될 준비는 완료되었지만 CPU 자원의 할당을 기다리는 상태이고,
일시 정지는 스레드 가 외부 조건을 기다리며 활동이 완전히 중단된 상태이다.

[그림 2. 스레드의 실행 및 일시정지 상태]

스레드 상태에 따른 Enum은 아래와 같다.

상태	Enum	설명
객체 생성	NEW	스레드 객체가 생성되었지만 아직 start()가 호출되지 않은 상태
실행 대기	RUNNABLE	스레드가 실행 가능한 상태
일시 정지	WAITING	스레드가 특정 조건의 신호를 기다리는 상태
일시 정지	TIMED_WAITING	스레드가 지정된 시간동안 기다리는 상태
일시 정지	BLOCKED	스레드가 사용하고자 하는 객체의 Lock이 풀릴 때까지 기다리는 상태
종료	TERMINATED	스레드의 작업이 완료된 상태

3. 회고

스레드 개념을 깊게 파고 들면 어려울 수 있지만, 자바와 같이 멀티스레드를 지원하는 언어에서는
이 개념을 이해하고 잘 활용하여 프로그램의 성능을 향상시키는 것이 중요하기에 반드시 숙지해야할 개념이라고 생각한다.