[Java] 자바 멀티스레딩 관련 클래스에 대해서

멀티 스레딩 관련 클래스

• interface Runnable
  • run() 추상 메소드를 가지고 있다.
  • run() 메소드는 스레드화 될 수 있는 코드를 정의할 수 있다.
  • 스레드 코드를 작성(정의)하는 메소드
• class Thread implements Runnable
  • run() 메소드를 가지고 있다.
  • 스레드를 제어하고 관리하는 메소드들을 정의하고 있다.
    • 스레드의 정보를 확인할 수 있게 해준다.
  • 스레드를 실행시킬 수 있다.
    • start() 메소드 사용

스레드 제어 메소드

• 스레드의 동작을 제어하는 메소드
• 스레드 생명 주기(Life Cycle)에 영향을 준다.
  • public static void sleep(long millis) throws InterruptedException
    • 주어진 밀리초만큼 sleep을 호출한 스레드를 일시정지 시킨다.
  • public final void join() throws InteruptedException
    • 스레드가 종료될 때 까지 기다린다.
  • Thread Scheduling, 스레드 스케줄링
    • Round Robin, 순환할당 : time slice만큼 번갈아 가면서 실행한다.
    • Time slice, 시간조각
  • Priority
    • 우선순위 : 우선순위가 높은 스레드를 좀 더 많이 실행한다.
  • 자바는 Round Robin, Priority 알고리즘을 섞어 스케줄링을 수행한다.

// 우선순위의 적용

        py1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);    // 1
        py2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);    // 5
        py3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    // 10

• 스레드의 스택트레이스 확인

  package kh202003.kh20200318.thread;
  
  class Thread06 extends Thread {
      @Override
      public void run() {
          method01();
      }
  
      public void method01() {
          method02();
      }
  
      public void method02() {
          method03();
      }
  
      public void method03() {
          try {
              throw new Exception();
          } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
  
  public class Ex06_StackTrace {
      public static void main(String[] args) {
  
          Thread06 th06 = new Thread06();
  
          th06.start();
  
          th06.run();
  
      }
  }

스레드 동기화, Thread Synchronization

• 여러 스레드가 하나의 같은 자원에 접근하려고할 때 동시에 접근하는 상황을 막기 위한 처리
• 스레드가 자원에 접근 하면 다른 스레드가 접근할 수 없도록 막는다. (Lock을 건다고 표현한다.)
• 작업이 완료되면 Lock을 해제한다.

임계영역, Critical Section

• 이 안에서 일어나는 일이 프로그램에 영향을 미친다.
• 동기화를 처리하는 영역이다.(Lock이 걸리는 공간)
• 여러 스레드들이 자원에 동시에 접근하는 것을 막는 영역
• 자바에서 Synchronized 키워드를 이용하여 구현한다.
• 임계영역 객체마다 만들어진다.
• 같은 클래스타입이더라도 다른 객체라면 서로 다른 임계영역을 가지고 있다.

동기화 영역 설정 방법

• 동기화 메소드
  • 접근제한자 synchronized 리턴타입 메소드명(매개변수) { }
  • 메소드가 임계영역으로 설정된다.
  • 한번에 하나에쓰레드만 이 메소드를 호출할 수 있게 된다.
• 동기화 블록
  • 중괄호 블록 { } 에 synchronized 키워드를 붙인 것
  • synchronized(객체) { }

임계영역(동기화영역)의 LOCK 상태 통지 (알림)

• wait(), notify(), notifyAll();
• 반드시 임계영역 내에서 호출해야 한다.
• 임계영역에 접근 권한(Lock)의 상태를 알리는 메소드이다.

• wait()
  • LOCK 반납
  • notify 신호통지를 기다린다.
  • wait()을 호출한 스레드는 BLOCKED 상태가 된다.
• notify()
  • 대기상태의 임의의 스레드에게 LOCK 상태를 통지한다.
• notifyAll()
  • 대기 상태의 모든 스레드에게 LOCK 상태를 통지한다.
• notify(), notifyAll()
  • 임계영역에 대한 LOCK 이 반납되었음을 알린다.

동기화 주의사항

• 공정성, Fairness
  • 모든 스레드가 자원에 접근할 기회를 공정하게 받아야한다
• 기아상태, Starvation
  • 자원에 대한 접근 기회를 얻지 못하는 스레드의 상태
• 교착상태, Deadlock
  • 스레드들이 서로 상대방이 사용중인 자원을 필요로하는데 서로 반납하지 않는 상황
• 경쟁상태, Race Condition
  • 스레드들이 서로 자원 접근권한(LOCK)을 얻기 위해 경쟁하는 상태 ( 스케줄링 )