🛒 개념

🔍 스레드란?

스레드(thread)란, 컴퓨터 프로세스 내에서 실행되는 가장 작은 실행 단위이다. 스레드는 프로세스 내에서 독립적으로 실행되는 여러 작업을 나타내며, 프로세스 내에서 공유 자원을 활용하면서 동시에 실행될 수 있다.

🔍 프로세스란?

스레드가 여러 개 모이면 프로세스가 된다. 프로세스는 운영체제 상에서 독립적으로 실행되는 프로그램의 실행 인스턴스를 나타내며, 프로세스 내에서는 하나 이상의 스레드가 실행될 수 있다. 스레드는 프로세스 내에서 동작하는 작은 실행 단위이며, 같은 프로세스 내의 스레드는 메모리 및 자원을 공유한다.

🔍 스레드와 프로세스 구분하기

프로세스는 독립적인 메모리 공간과 자원을 가지며, 다른 프로세스와 완전히 격리되어 있다. 반면, 스레드는 같은 프로세스 내에서 실행되므로 프로세스의 주소 공간과 자원을 공유한다.

여러 스레드가 하나의 프로세스 내에서 동작하면, 이러한 스레드 간에 데이터 및 자원을 공유하며, 프로세스의 실행을 효율적으로 관리할 수 있다. 이러한 구조를 사용하면 멀티스레드 프로그래밍을 통해 병렬 처리와 동시성을 구현하고, 성능을 향상시킬 수 있다.

요약하면, 프로세스는 프로그램의 실행 단위를 나타내며, 프로세스 내에서 여러 스레드가 실행될 수 있다. 스레드는 프로세스 내에서 작은 실행 단위로, 프로세스의 자원을 공유하여 협력하여 작업을 수행한다.

🛒 특징

• 경량성: 스레드는 프로세스 내의 다른 스레드와 같은 주소 공간과 자원을 공유하므로 프로세스보다 경량하며 생성 및 제거가 빠르다.

• 동시성: 다수의 스레드가 동시에 실행될 수 있어 멀티코어 CPU에서 병렬 처리를 지원하고 성능을 향상시킬 수 있다.

• 공유 자원: 스레드는 같은 프로세스 내에서 공유 메모리 공간을 가지므로, 데이터 및 자원에 대한 공유와 동기화 관리가 필요하다.

• 독립성: 스레드는 서로 독립적으로 실행되기 때문에, 하나의 스레드에서 발생한 오류가 다른 스레드에 영향을 미치지 않는다.

🛒 용도

• 병렬 처리: 멀티코어 CPU에서 스레드를 사용하여 병렬 계산을 수행하여 성능을 향상시킨다.

• 응답성 향상: 다중 스레드를 사용하여 응용 프로그램이 사용자 입력에 빠르게 응답하도록 한다.

• 동시성 제어: 다른 스레드 간에 공유 데이터 및 자원에 대한 접근을 조절하고 동기화를 관리하여 데이터 일관성을 유지한다.

• 백그라운드 작업: 스레드를 사용하여 백그라운드에서 작업을 수행하고, 주 스레드가 블로킹되지 않도록 한다.

🛒 python vs java

파이썬과 자바의 스레드에서의 주요 차이점은 다음과 같다.

1. 스레드 모델

   • 파이썬: CPython, 파이썬의 표준 구현체, GIL (Global Interpreter Lock)이라고 불리는 잠금을 사용하여 멀티스레드 프로그래밍을 제한한다. GIL은 파이썬 인터프리터가 한 번에 하나의 스레드만 코드를 실행하도록 강제하는 메커니즘으로, CPU 바운드 작업에서 멀티코어 CPU를 효율적으로 활용하지 못하게 한다. 따라서 파이썬은 I/O 바운드 작업에서는 스레드를 사용할 수 있지만, CPU 바운드 작업에서는 병렬성을 향상시키기 어렵다.

   • 자바: 자바는 멀티스레드 환경을 지원하며 GIL과 같은 제약 사항이 없다. 자바 스레드는 운영체제 및 JVM의 스케줄링에 따라 병렬로 실행된다. 이로 인해 CPU 바운드 작업에서 멀티코어 CPU를 효과적으로 활용할 수 있다.

2. 스레드 생성 방식

   • 파이썬: 파이썬은 threading 모듈을 사용하여 스레드를 생성하고 관리합니다. 스레드를 클래스로 정의하거나 함수로 정의한 후, Thread 클래스를 이용하여 스레드 객체를 생성한다.

   • 자바: 자바는 스레드를 만들기 위해 Thread 클래스를 상속하거나 Runnable 인터페이스를 구현하는 방식을 사용한다. 또한, 자바는 스레드를 스레드 풀을 통해 효율적으로 관리할 수 있는 다양한 라이브러리와 클래스를 제공한다.

3. 동기화:

   • 파이썬: 파이썬은 GIL로 인해 동시에 하나의 스레드만 코드를 실행하므로, 공유 자원에 대한 동기화가 적절하게 이루어져야 한다.

   • 자바: 자바는 명시적인 동기화 메커니즘을 지원하며, synchronized 키워드와 락을 사용하여 스레드 간의 동기화를 제어한다. 또한, 자바는 Concurrent 패키지와 java.util.concurrent 라이브러리를 통해 고급 동시성 및 스레드 관리 기능을 제공한다.

4. 에러 처리:

   • 파이썬: 파이썬 스레드에서 발생하는 예외는 해당 스레드에서 처리되지 않으면 메인 스레드로 전파되므로 주의가 필요하다.

   • 자바: 자바 스레드는 예외를 처리하거나 전파할 때 명시적인 예외 처리 메커니즘을 사용한다.

5. 스레드 관리:

   • 파이썬: 파이썬 스레드는 일반적으로 외부 라이브러리를 사용하여 스레드 풀 및 고급 스레드 관리를 구현해야 한다.

   • 자바: 자바는 java.util.concurrent 라이브러리와 Executor 프레임워크를 통해 스레드 풀 및 스레드 관리를 간편하게 수행할 수 있는 다양한 도구를 제공한다.

🛒 코드 예시

🔍 python

import threading
import time

# 첫 번째 스레드에서 실행할 함수
def thread_function_1():
    for i in range(5):
        print("스레드 1: 실행 중")
        time.sleep(1)

# 두 번째 스레드에서 실행할 함수
def thread_function_2():
    for i in range(5):
        print("스레드 2: 실행 중")
        time.sleep(1)

# 스레드 객체 생성
thread1 = threading.Thread(target=thread_function_1)
thread2 = threading.Thread(target=thread_function_2)

# 스레드 시작
thread1.start()
thread2.start()

# 모든 스레드가 실행을 마치기를 기다림
thread1.join()
thread2.join()

print("모든 스레드가 종료되었습니다.")

이 코드에서 두 개의 스레드를 생성하고 각 스레드는 서로 다른 함수를 실행한다. 각 스레드는 1초 간격으로 메시지를 출력하고 5번 반복한 후 종료된다. threading.Thread를 사용하여 스레드 객체를 생성하고 start() 메서드로 스레드를 시작한다. 마지막으로 join() 메서드를 사용하여 모든 스레드가 종료될 때까지 대기한다.

위 코드를 실행하면 두 개의 스레드가 병렬로 실행되며 "스레드 1"과 "스레드 2"의 메시지를 번갈아가며 출력할 것이다.

🔍 java

class CountdownThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 5; i > 0; i--) {
            System.out.println(getName() + ": " + i);
            try {
                Thread.sleep(1000); // 1초 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class ThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        CountdownThread thread1 = new CountdownThread();
        CountdownThread thread2 = new CountdownThread();

        // 스레드 시작
        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            // 메인 스레드가 thread1과 thread2의 작업을 기다림
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("모든 스레드가 종료되었습니다.");
    }
}

이 코드는 간단한 카운트 다운 작업이다.
이 코드에서 CountdownThread는 Thread 클래스를 상속하고 run 메서드를 오버라이드하여 스레드가 실행할 작업을 정의한다.

ThreadExample 클래스에서는 CountdownThread의 인스턴스 두 개를 생성하고 각각의 스레드를 시작한다. 그런 다음 join 메서드를 사용하여 메인 스레드가 thread1과 thread2의 작업이 끝날 때까지 대기하도록 한다. 따라서 모든 스레드가 종료된 후 "모든 스레드가 종료되었습니다."라는 메시지가 출력된다.