1029 Java 중급으로의 도약: 스레드와 입출력(I/O)
✅ 1. 프로세스와 스레드 (Process and Thread)
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프로세스 (Process): 운영체제(OS)로부터 자원(메모리, CPU)을 할당받아 실행 중인 프로그램의 단위. 각 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가집니다. (e.g., Chrome 브라우저, IntelliJ IDEA)
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스레드 (Thread): 프로세스 내에서 작업을 수행하는 실행 흐름의 단위. 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가질 수 있으며, 같은 프로세스 내의 스레드들은 메모리 자원을 공유합니다.
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멀티태스킹 (Multi-tasking): 여러 개의 프로세스가 동시에 실행되는 것.
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멀티스레딩 (Multi-threading): 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드가 동시에 실행되는 것.
- 장점: 자원을 공유하므로 컨텍스트 스위칭(Context Switching) 비용이 적고, 응답성이 향상됩니다. (e.g., 채팅 프로그램에서 메시지를 보내는 스레드와 받는 스레드를 분리)
- 단점: 자원을 공유하기 때문에, 여러 스레드가 동시에 같은 데이터에 접근할 때 동기화(Synchronization) 문제가 발생할 수 있습니다.
✅ 2. Java에서 스레드 생성하기
- Java에서 새로운 실행 흐름(스레드)을 만드는 방법은 크게 두 가지입니다.
➕ 2-1. Thread 클래스 상속
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java.lang.Thread클래스를 상속받는 새로운 클래스를 만듭니다. -
run()메서드를 오버라이딩하여, 해당 스레드가 수행할 작업을 작성합니다. -
start()메서드를 호출하여 스레드를 실행합니다. (run()을 직접 호출하면 안 됨!)class MyThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println("새로운 스레드가 실행됩니다."); } } // 실행 MyThread t = new MyThread(); t.start(); // OS에 스레드 생성을 요청하고, run() 메서드가 실행됨
➕ 2-2. Runnable 인터페이스 구현 (권장)
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java.lang.Runnable인터페이스를 구현하는 클래스를 만듭니다. -
run()메서드를 구현하여 스레드가 수행할 작업을 작성합니다. -
Thread클래스의 생성자에Runnable구현 객체를 전달하여Thread객체를 생성합니다. -
start()메서드를 호출하여 스레드를 실행합니다.class MyRunnable implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("Runnable을 이용한 스레드가 실행됩니다."); } } // 실행 Runnable r = new MyRunnable(); Thread t = new Thread(r); t.start(); // 람다 표현식으로 더 간결하게 new Thread(() -> System.out.println("람다를 이용한 스레드")).start();
- 왜
Runnable구현이 더 권장되는가?: Java는 다중 상속을 지원하지 않으므로,Thread클래스를 상속하면 다른 클래스를 상속할 수 없게 됩니다.Runnable인터페이스를 구현하면 이러한 제약에서 자유로워져 더 유연한 설계가 가능합니다.
✅ 3. 스레드 동기화 (Thread Synchronization)
- 임계 영역 (Critical Section): 여러 스레드가 동시에 접근해서는 안 되는 공유 자원(데이터)에 접근하는 코드 블록.
- 동기화: 임계 영역에 오직 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 제어하여, 데이터의 무결성을 보장하는 메커니즘입니다.
➕ synchronized 키워드
- Java에서 가장 간단하게 동기화를 구현하는 방법입니다.
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synchronized메서드: 메서드 전체를 임계 영역으로 지정합니다. 이 메서드는 한 번에 하나의 스레드만 실행할 수 있습니다. -
synchronized블록: 특정 객체(lock)에 대한 잠금(lock)을 획득한 스레드만 해당 코드 블록을 실행할 수 있도록 합니다. 메서드 전체가 아닌, 꼭 필요한 부분만 동기화하여 성능을 높일 수 있습니다.public class BankAccount { private int balance; private final Object lock = new Object(); // synchronized 블록을 이용한 동기화 public void deposit(int amount) { synchronized (lock) { balance += amount; } } }
✅ 4. Java I/O (Input/Output)
- I/O란 프로그램이 외부(파일, 네트워크, 키보드 등)로부터 데이터를 읽고(Input), 외부로 데이터를 쓰는(Output) 모든 작업을 의미합니다.
- Java의 I/O는 스트림(Stream)이라는 개념을 기반으로 합니다. 스트림은 데이터가 흐르는 단방향 통로와 같습니다.
➕ 스트림의 종류
| 구분 | 바이트 스트림 (Byte Stream) | 문자 스트림 (Character Stream) |
|---|---|---|
| 단위 | 1 byte | 2 bytes (char) |
| 최상위 클래스 | InputStream / OutputStream | Reader / Writer |
| 주요 용도 | 이미지, 동영상, 실행 파일 등 모든 종류의 바이너리 데이터 | 텍스트 데이터 (문자 인코딩 자동 처리) |
| 하위 클래스 예시 | FileInputStream, FileOutputStream | FileReader, FileWriter |
➕ 보조 스트림 (Decorator Stream)
- 기본 스트림(e.g.,
FileInputStream)에 추가적인 기능을 덧붙여주는 스트림입니다. (데코레이터 패턴) BufferedInputStream/BufferedReader: 내부에 버퍼(buffer)를 두어, 데이터를 한 번에 많이 읽어와 I/O 성능을 크게 향상시킵니다.InputStreamReader/OutputStreamWriter: 바이트 스트림을 문자 스트림으로, 또는 그 반대로 변환해주는 "다리" 역할을 합니다.
➕ 파일 읽기 예시 (try-with-resources)
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Java 7부터 도입된
try-with-resources구문을 사용하면,finally블록에서close()를 명시적으로 호출하지 않아도 스트림이 자동으로 닫혀 코드가 매우 간결해집니다.// 파일에서 한 줄씩 텍스트 읽기 String filePath = "myFile.txt"; try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePath))) { String line; while ((line = br.readLine()) != null) { System.out.println(line); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
📌 요약
- 멀티스레딩은 하나의 프로세스 내에서 여러 작업을 동시에 처리하여 응답성을 높이는 기술이며, 스레드 생성은
Runnable인터페이스 구현 방식이 권장됩니다. - 여러 스레드가 공유 자원에 접근할 때 발생하는 데이터 충돌을 막기 위해,
synchronized키워드를 사용하여 동기화 처리를 해야 합니다. - Java의 I/O는 스트림이라는 단방향 통로를 통해 이루어지며, 데이터 종류에 따라 바이트 스트림과 문자 스트림으로 나뉩니다.
- 보조 스트림(
BufferedReader등)을 사용하여 I/O 성능을 향상시킬 수 있으며,try-with-resources구문을 통해 리소스를 안전하고 간결하게 관리해야 합니다.
