11월 18일 - 수업 20일차
1. 프로세스와 스레드의 차이점은?
프로세스: 운영체제로부터 자원을 할당받는 작업의 단위
스레드: 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위
cf.
프로그램 → 프로세스 → 스레드
프로그램 → 프로세스
프로그램: 파일이 저장 장치에 저장되어 있지만 메모리에는 올라가 있지 않은(아직 운영체제가 프로그램에게 독립적인 메모리 공간을 할당해주지 않은) 정적인 상태
프로그램을 실행하는 순간 해당 파일은 컴퓨터 메모리에 올라가게 되고, 이 상태를 동적인 상태라고 하며 이 상태의 프로그램을 프로세스라고 한다.
프로그램은 코드 덩어리 파일, 그 프로그램을 실행한 게 프로세스.
프로세스 → 스레드
스레드는 프로세스와 다르게 스레드 간 메모리를 공유하며 작동한다.
운영체제는 안전성을 위해서 프로세스마다 자신에게 할당된 메모리 내의 정보에만 접근할 수 있도록 제약을 두고 있고, 이를 벗어나는 정보에 접근하려면 오류가 발생한다. 즉, 한 프로그램을 처리하기 위한 프로세스를 여러 개 만드는 것은 불가능하다.
스레드는 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 실행되는 특정한 수행 경로다.
스레드끼리 프로세스의 자원을 공유하면서 프로세스 실행 흐름의 일부가 되는 것.
프로세스의 작동 방식
프로세스는 메모리에 올라갈 때 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는다. 이 때 운영체제는 프로세스마다 각각 독립된 메모리 영역을, Code/Data/Stack/Heap의 형식으로 할당해 준다. 각각 독립된 메모리 영역을 할당해 주기 때문에 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료에 접근할 수 없다.
이때 스레드는 프로세스가 할당받은 메모리 영역 내에서 Stack 형식으로 할당된 메모리 영역은 따로 할당받고, 나머지 Code/Data/Heap 형식으로 할당된 메모리 영역을 공유한다. 따라서 각각의 스레드는 별도의 스택을 가지고 있지만 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있게 된다.
스레드는 프로세스와 달리, Code/Data/Heap 메모리 영역의 내용을 공유하기 때문에 어떤 스레드 하나에서 오류가 발생한다면 같은 프로세스 내의 다른 스레드 모두가 강제로 종료된다.
CPU는 작업을 처리할 때 스레드를 최소 단위로 삼고 작업을 하는 반면, 운영체제는 이렇게 작은 단위까지 직접 작업하지 않기 때문에 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위가 된다.
여기서 중요한 점은 하나의 프로세스는 하나 이상의 스레드를 가진다는 점이다. 따라서 운영체제 관점에서는 프로세스가 최소 작업 단위인데, 이 때문에 같은 프로세스 소속의 스레드끼리 메모리를 공유하지 않을 수 없다.
결론
운영체제가 프로세스에게 Code/Data/Stack/Heap 메모리 영역을 할당해 주고 최소 작업 단위로 삼는 반면, 스레드는 프로세스 내에서 Stack 메모리 영역을 제외한 다른 메모리 영역을 같은 프로세스 내 다른 스레드와 공유한다.
출처: https://velog.io/@raejoonee/프로세스와-스레드의-차이
스레드를 생성하는 2가지 방법
- Thread 클래스 상속받아서 생성
public class Test01 extends Thread{
@Override
public void run() {
/* 스레드 실행코드 */
}
}- Runnable 인터페이스 구현하여 생성
public class Test01 implements Runnable {
@Override
public void run() {
/* 스레드 실행코드 */
}
}
public class Sample extends Thread {
public void run() { // Thread 를 상속하면 run 메서드를 구현.
System.out.println("thread run.");
}
public static void main(String[] args) {
Sample sample = new Sample();
sample.start(); // start()로 쓰레드를 실행한다.
}
}
Sample 클래스가 Thread 클래스를 상속했다.
Thread 클래스의 run 메소드를 구현하면 위 예제와 같이 sample.start() 실행시
sample 객체의 run 메소드가 수행된다.
※ Thread 클래스를 extends 했기때문에 start 메소드 실행시
run 메소드가 수행된다. Thread 클래스는 start 실행 시 run 메소드가
수행되도록 내부적으로 동작한다.2. 스레드에서 동기화란 무엇인가?
멀티스레드란
멀티스레드는 하나의 프로세스가 여러 작업을 여러 스레드를 사용하여 동시에 처리하는 것
공유하고 있는 메모리만큼의 메모리 자원을 아낄 수 있고, 프로세스 내의 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적어서 응답 시간이 빠르다는 장점이 있다.
하지만 스레드 하나가 프로세스 내 자원을 망쳐버린다면 모든 프로세스가 종료될 수 있다. 또, 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 💀동기화 문제💀가 발생할 수밖에 없다.
동기화 문제란
여러 스레드가 함께 전역 변수를 사용할 경우 발생할 수 있는 충돌
멀티스레드를 사용하면 각각의 스레드 중 어떤 것이 어떤 순서로 실행될 지 그 순서를 알 수 없다. 만약 A 스레드가 어떤 자원을 사용하다가 B 스레드로 제어권이 넘어간 후 B 스레드가 해당 자원을 수정했을 때, 다시 제어권을 받은 A 스레드가 해당 자원에 접근하지 못하거나 바뀐 자원에 접근하게 되는 오류가 발생할 수 있다.
이러한 멀티스레드 환경에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 일련의 작업을 스레드 동기화라고 한다.
스레드 동기화를 하려면 스레드가 상호작용해야 하므로 중간 매개체가 필요하다. = 동기화 객체
임계 영역(critical section)
둘 이상의 스레드가 공유 자원에 접근할 때, 오직 한 스레드만 접근을 허용해야 하는 경우에 사용한다.
- 생성과 사용법이 달라서 앞에서 소개한 동기화 객체로 분류하지는 않는다.
- 임계 영역만으로는 어느 스레드가 먼저 리소스를 사용할지 결정할 수 없다.
3. 아래가 돌아가도록 구현하시오.
main(){
ThreadCount threadCount = new ThreadCount();
threadCount.start();
String input = JOptionPane.showInputDialog("아무 값이나 입력하세요.");
System.out.println("입력하신 값은 " + input + "입니다.");
}
=============================================
10 9 8 7 6 ... 이 1초마다 실행되도록 쓰레드를 완성하시오.import javax.swing.JOptionPane;
public class ThreadEx7 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
Thread th = new Thread(new ThreadEx7_1());
th.start();
String input = JOptionPane.showInputDialog("아무 값이나 입력하세요.");
System.out.println("입력하신 값은 " + input + "입니다.");
}
}
class ThreadEx7_1 implements Runnable{
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
for (int i = 10; i > 0; i--) {
System.out.println(i);
try { Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) {}
}
} // run()
}4. IO 스트림에 대하여 설명하시오.
스트림이란
Byte 형태로 데이터를 운반하는데 사용되는 연결통로
- 단방향 통신만 가능. 하나의 스트림으로 입력과 출력을 동시에 처리할 수 없다.
- 먼저 보낸 데이터를 먼저 받는 구조. (Queue의 선입선출 구조)
- Source: 데이터 스트림의 근원지(시작점)
InputStream -> Reader : 컴퓨터와 키보드를 연결하여 입력받는다.
OutputStream -> Writer : 컴퓨터에 입력된 정보를 모니터에 출력한다.
입력스트림은 스트림을 한줄씩 읽고, 출력스트림으로 데이터를 내보내며 해당 공간을 비운다.
- InputStream으로 받아오는 경우 여러개의 값을 받아와도 단 1개의 문자밖에 못 가져오며, 기본형은 int로 받아온다.
- InputStreamReader를 통해 2개 이상의 값을 배열을 사용하여 받아올 수 있다. 기본형은 char
Buffer란
데이터를 다른 곳으로 전송하는 동안 일시적으로 그 데이터를 보관하는 메모리의 영역
- 컴퓨터 안의 프로세스 사이에서 데이터를 이동시킬 때 사용된다.
- 데이터는 키보드와 같은 입력 장치로부터 받거나 프린터와 같은 출력 장치로 내보낼 때 버퍼 안에 저장된다.
BufferedReader: Scanner와 유사.
Bufferedwriter: System.out.println();과 유사
💎BufferedReader 사용법
BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); //선언
String s = bf.readLine(); //String
int i = Integer.parseInt(bf.readLine()); //IntreadLine(); : 리턴값을 String으로 고정되기에 String이 아닌 다른타입으로 입력을 받을려면 형변환을 꼭 해주어야한다.
예외처리: readLine을 할때마다 try & catch를 활용하여 예외처리를 해주어도 되지만 대개 throws IOException을 통하여 작업한다.
💎throw 이용 시
(1) 클래스를 import해주어야 한다.
import java.io.IOException;
(2) main 클래스 옆에 throws IOException를 작성한다.
public static void main(String[] args) throws IOException {}
5. IO 스트림을 이용하여 아래와 같이 프로그램을 완성하시오.
대상 파일: a.java
사본 이름: x:\b.java
파일 복사가 되었습니다.답
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.Scanner;
public class BytesFileCopier {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("대상 파일 : ");
String src = sc.nextLine();
System.out.print("사본 이름 : ");
String dst = sc.nextLine();
try(InputStream in = new FileInputStream(src);
OutputStream out = new FileOutputStream(dst)) {
int data;
while(true) {
data = in.read();
if(data == -1)
break;
out.write(data);
}
}
catch(IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("파일 복사가 되었습니다.");
sc.close();
}
}6. try catch resource에 대하여 설명하시오.
Java 7 버전 이전에는 다 사용하고 난 자원(resource)을 반납하기 위해서 try-catch-finally 구문을 사용했다. 리소스의 생성은 try 구문에서, 리소스의 반납은 finally 구문에서 하다보니, 리소스를 생성하고, 반납을 빼먹는 경우가 종종 발생했다.
Java 7버전 이후에 추가된 try with resources 기능은 try 구문에 리소스를 선언하고, 리소스를 다 사용하고 나면 자동으로 반납(close) 해주는 기능이다.
여러개의 리소스가 같이 선언되었을 경우에는 나중에 선언된 리소스부터 close(반납)된다.
public class ResourceClose {
public static void main(String[] args) {
try (Scanner scanner = new Scanner(new File("input.txt"))) {
System.out.println(scanner.nextLine());
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}- try-catch-finally 구문과 달리, try옆에 괄호안에서 리소스를 생성한다.
- 반드시 java.lang.AutoCloseable 인터페이스를 구현해야한다.
7. 아래에서 balance가 음수값이 나오는 이유를 설명하시오. (중요)
class Account {
private int balance = 1000;
public int getBalance() {
return balance;
}
public void withdraw(int money) throws InterruptedException{
if(balance >= money) {
//try {
Thread.sleep(1000);
//} catch(InterruptedException e) {}
balance -= money;
}
} // withdraw
}
class RunnableEx21 implements Runnable {
Account acc = new Account();
public void run() {
while(acc.getBalance() > 0) {
// 100, 200, 300중의 한 값을 임으로 선택해서 출금(withdraw)
int money = (int)(Math.random() * 3 + 1) * 100;
try {
acc.withdraw(money);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("balance:"+acc.getBalance());
}
} // run()
}
class ThreadEx21 {
public static void main(String args[]) {
Runnable r = new RunnableEx21();
new Thread(r).start();
new Thread(r).start();
}
}
짤이 너무 웃음벨이예요🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎🛎