[CS]Thread : 스레드

김피자·2023년 1월 27일

CS

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동기 : 어떤 요청을 보낸 뒤, 그 요청의 결과값을 얻기까지 작업을 멈춤

비동기 : 어떤 요청을 보낸 뒤, 그 요청의 결과값을 얻기까지 멈추지 않고 다른 일을 수행하는 것

Process : 프로세스

: 보조기억장치의 프로그램이 메모리 상으로 적재되어 실행되면 프로세스
: 프로세스별로 Code, Data, Stack, Heap Memory영역을 가지며 하나의 CPU를 점유하여 수행하게 된다.

즉, 프로세스란 현재 실행중인 프로그램을 의미 (완전히 독립적인 수행단위)

Thread : 스레드

: 같은 Process 내에서 실행되는 여러 작업(흐름)의 단위
: 한 프로그램에 여러개의 스레드가 존재할 수 있다.
	(스레드가 1개면 단일, 2개 이상이면 다중 스레드)
: 프로그램 코드를 한 줄씩 실행하는 것이 스레드의 역할(= 실행제어)
: 스레드란 곧 프로그램을 실행하는 주체

스레드는 공통적으로는 code, data, heap data를 공유하고,
각 스레드간에는 독립적인 register, stack 정보들을 관리

! 각 스레드는 다른 스레드에게 스택 메모리를 공유할 수 없음
!! 하지만, 프로세스의 힙은 속한 모든 스레드가 공유할 수 있음
!!! 프로세스 밖에서 스레드를 각각 제어할 수 없음
!!!! 잘못된 변수를 스레드간 공유해 오류가 발생할 수 있음

Multi Thread : 멀티스레드 (다중스레드)

: 여러개의 스레드를 이용하는 프로그램
: 각각의 스레드는 하나의 독립적인 프로세스처럼 작업 수행

멀티 스레드로 구현된 프로그램을 실행하면

하나의 프로세서는 한번에 스레드 1개밖에 실행하지 못함
대신 일정한 시간 간격으로 수행해야하는 스레드를 전환함
스레드를 전환할 때는 운영체제의 스케줄러의 기준에 따라 순서가 정해짐
여러 스레드를 번갈아 처리하기 때문에 정확히 말하면 한번에 한가지만 처리하지만 동시에 작업하는 듯한 효과를 줌
이같은 방식을 시분할 방식 이라고 함

멀티 스레드 방식의 장점

프로세스는 독립적임 > 프로세스끼리 자원 및 데이터를 공유하기 어려움
: 프로세스간 데이터 전송이 필요한 경우 시간과 자원의 소모가 많다.

하지만, 프로그램 내의 스레드는 서로 독립적이지 않음

스레드는 작업 공간을 같이 사용하기 때문에 자원 및 데이터를 공유할 수 있음
: 스레드간 데이터 전송이 필요한 경우 시간, 자원 소모가 적음

스레드는 프로세스처럼 작업을 동시에 처리할 수 있는 공통적인 특징을 가지면서, 프로세스보다 오버헤드가 적다는 것이 장점

멀티 스레드 적용하기위한 조건

1. 병행성 : 다수의 스레드 생성방법 존재
2. 동기화 : 작업이 방해받지 않고 각 스레드의 동기화 방법 존재
3. 통신 : 서로 다른 스레드가 정보를 교환할 수 있는 방법 존재

스레드는 동시성 프로그래밍을 위한 기술

스레드는 각 태스크에 해당하는 스택 메모리를 할당받음
그리고 여러 작업을 동시에 수행할 일이 생기면 OS는 어떤 스레드 작업을 먼저 수행할지, 어떤 스레드를 더 많이 수행해야 효율적인지 스케쥴링(선점 스케줄링)을 해야함

Thread의 동시성 보장 수단 : Context Switching

운영체제 커널에 의한 Context Switching을 통해 동시성 보장
블로킹(Blocking) : Thread A가 Thread B 결과가 나오기까지 기다려야한다면, Thread A는 블로킹되어 Thread B의 결과가 나오기 전 까지 해당 자원을 못 씀

스레드 생성하기

생성자	내용
Thread()	일반적 스레드 객체 생성
Thread(Runnable target)	run메소드를 가지는 객체를 인자값으로 할당
Thread(Runnable target, String name)	run매소드를 가지는 객체와 스레드 이름을 인자값으로 할당
Thread(String name)	스레드 생성하며 스레드 이름 지어주기

Thread 클래스를 상속받아 thread 생성

public class Test extends Thread{
	@Override
    public void run(){
    	/*스레드 실행 코드*/
    }
}

Runnable 인터페이스 구현해 thread 생성

public class Test implements Runnable{
	@Override
    public void run(){
    	/*스레드 실행 코드*/
    }
}

스레드 5개 생성하는 멀티 스레드 예제

스레드 상속받아 1개 생성

public class FirstThread extends Thread{
	@Override
    public void run(){
    	System.out.println("1");
    }
}

Runnable 구현하여 1개 생성

public class SecondThread implements Runnable{
	@Override
    public void run(){
    	System.out.println("2");
    }
}

외부 클래스로 스레드 2개, 내부 클래스로 스레드 2개, 익명구현 객체로 1개 생성

public class Test {
	//내부 클래스 - Thread 상속받기
    class ThirdThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("3");
        }
    }

	//내부 클래스 - Runnable 구현
    class fourthThread implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("4");
        }
    }

//메인함수
    public static void main(String[] args) {
        Test t = new Test();        
        
        //스레드1
        FirstThread th1 = new FirstThread();
        th1.start();

        //스레드2
        SecondThread sec_thread = new SecondThread();
        Thread th2 = new Thread(sec_thread);
        th2.start();

        //스레드3
        ThirdThread th3 = t.new ThirdThread();
        th3.start();

        //스레드4
        Thread th4 = new Thread(t.new fourthThread());
        th4.start();
//        new Thread(t.new fourthThread()).start();

        /*
        스레드5 - 익명 객체구현객체 방식으로 생성
        	Thread 생성시 인자값으로 Runnable을 구현하는 코드 삽입하기
        */
        Thread th5 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("5");
                    }
                }
        );
        th5.start();
    }
}