쓰레드
2024.04.26.(금)
💡 오늘의 학습 키워드
- 5주차 -
프로세스 vs 쓰레드
프로세스 구조
멀티 쓰레드
쓰레드 구현 방법
데몬 쓰레드 & 사용자 쓰레드
우선순위 & 쓰레드 그룹
interrupt & sleep
join & yield & synchronized
wait & notify
Lock & Condition
프로세스 vs 쓰레드
- 프로세스 : 운영체제로부터 자원을 할당받는 작업의 단위
- 쓰레드 : 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위
프로세스 구조
: 각 프로그램은 프로세스를 통해 Code, Data, Memory(Stack, Heap)를 OS로부터 할당받는다.
- Code : Java main 메소드와 같은 코드
- Data : 프로그램이 실행 중 저장할 수 있는 저장공간(초기화된 데이터를 저장하는 공간)
- 메모리 영역
- stack : 지역변수, 매개변수 리턴 변수를 저장하는 공간
- Heap : 프로그램이 동적으로 필요한 변수를 저장하는 공간(new(), mallock())
멀티 쓰레드
- 장점
- 스택을 제외한 모든 영역 메모리 공유로 효율적
- 비동기
- 단점
- 동기화 문제 발생
- 교착 상태(데드락) 발생 : 서로 작업이 끝나길 기다리는 상태가 무한히 지속되는 현상
쓰레드 구현 방법
- Thread Class를 이용하는 것(상속)
- Runnable 사용 : 많이 사용
public class Main { public static void main(String[] args) { Runnable runnable = new TestRunnable(); Thread thread = new Thread(runnable); thread.start(); } } public class TestRunnable implements Runnable { @Override public void run() { // 쓰레드에서 수행할 작업 정의! for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.print("$"); } } }
- 람다식 이용 : 많이 사용
Runnable task = () -> { int sum = 0; for (int i = 1; i <= 50; i++) { sum += 1; System.out.println(sum); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "최종 합 : " + sum) ; }; Thread thread1 = new Thread(task); thread1.setName("thread1"); thread1.start();
데몬 쓰레드 & 사용자 쓰레드
- 데몬 쓰레드 : 보이지 않는 곳 실행 / 낮은 선순위 / 상대적으로 적은 리소스 할당
ex) 가비지 컬렉터(GC)
Thread thread = new Thread(demon);
thread.setDaemon(true); // true로 설정시 데몬스레드로 실행됨
- 사용자 쓰레드 : 보이는 곳 / 높은 우선순위
ex) 메인 쓰레드
# 사용자 쓰레드의 작업이 끝나면 데몬 쓰레드도 자동으로 종료
우선순위 & 쓰레드 그룹
- 우선순위
Thread thread1 = new Thread(task1);
thread1.setPriority(8); // 우선순위 설정
int threadPriority = thread1.getPriority(); // 우선순위 반환
- 쓰레드 그룹 : 모든 쓰레드는 반드시 하나의 그룹에 포함되어야 한다.
// ThreadGroup 클래스로 객체 만들기
ThreadGroup group1 = new ThreadGroup("Group1");
// Thread 객체 생성시 첫번째 매개변수로
// Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
Thread thread1 = new Thread(group1, task, "Thread 1");
// Thread에 ThreadGroup 할당 확인
thread1.getThreadGroup().getName();
interrupt & sleep
- interrupt : 일시정지 상태인 쓰레드를 실행대기 상태로 만듦
thread.interrupt(); // 또는 group.interrupt()
Thread.currentThread().isInterrupted(); // 현재 쓰레드가 인터럽트되었는지 확인
- sleep : 지정된 시간동안 멈추기(실행 -> 일시정지)
- catch(exception)과 함께 사용
Thread.sleep()
join & yield & synchronized
- join : 정해진 시간동안 지정한 쓰레드가 작업하는 것을 기다림
Thread thread = new Thread(task, "thread");
thread.start();
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
- yield : 남은 시간을 다음 쓰레드에게 양보하고 자신은 실행대기 상태가 됨
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Runnable task = () -> {
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.yield();
}
};
Thread thread1 = new Thread(task, "thread1");
Thread thread2 = new Thread(task, "thread2");
thread1.start();
thread2.start();
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
thread1.interrupt();
}
}
- synchronized : 멀티쓰레드에서 동기화
- 실행할 메서드 앞
public synchronized void asyncSum() { ...침범을 막아야하는 코드... }
- 실행할 코드 묶음 앞
synchronized(해당 객체의 참조변수) { ...침범을 막아야하는 코드... }
- 실행할 메서드 앞
wait & notify
- 사용 예제(더보기 ..Click)
public class Main {
public static String[] itemList = {
"MacBook", "IPhone", "AirPods", "iMac", "Mac mini"
};
public static AppleStore appleStore = new AppleStore();
public static final int MAX_ITEM = 5;
public static void main(String[] args) {
// 가게 점원
Runnable StoreClerk = () -> {
while (true) {
int randomItem = (int) (Math.random() * MAX_ITEM);
appleStore.restock(itemList[randomItem]);
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException ignored) {
}
}
};
// 고객
Runnable Customer = () -> {
while (true) {
try {
Thread.sleep(77);
} catch (InterruptedException ignored) {
}
int randomItem = (int) (Math.random() * MAX_ITEM);
appleStore.sale(itemList[randomItem]);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Purchase Item " + itemList[randomItem]);
}
};
new Thread(StoreClerk, "StoreClerk").start();
new Thread(Customer, "Customer1").start();
new Thread(Customer, "Customer2").start();
}
}
class AppleStore {
private List<String> inventory = new ArrayList<>();
public void restock(String item) {
synchronized (this) {
while (inventory.size() >= Main.MAX_ITEM) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Waiting!");
try {
wait(); // 재고가 꽉 차있어서 재입고하지 않고 기다리는 중!
Thread.sleep(333);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 재입고
inventory.add(item);
notify(); // 재입고 되었음을 고객에게 알려주기
System.out.println("Inventory 현황: " + inventory.toString());
}
}
public synchronized void sale(String itemName) {
while (inventory.size() == 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Waiting!");
try {
wait(); // 재고가 없기 때문에 고객 대기중
Thread.sleep(333);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
while (true) {
// 고객이 주문한 제품이 있는지 확인
for (int i = 0; i < inventory.size(); i++) {
if (itemName.equals(inventory.get(i))) {
inventory.remove(itemName);
notify(); // 제품 하나 팔렸으니 재입고 하라고 알려주기
return; // 메서드 종료
}
}
// 고객이 찾는 제품이 없을 경우
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Waiting!");
wait();
Thread.sleep(333);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
- wait : 실행 중이던 쓰레드는 해당 객체의 대기실(waiting pool)에서 통지를 기다린다
- notify : 해당 객체의 대기실(waiting pool)에 있는 모든 쓰레드 중에서 임의의 쓰레드만 통지를 받는다.
Lock & Condition
- Lock
- ReentrantLock
- 가장 일반적인 Lock
- 특정 조건에서 Lock 풀고, 나중에 다시 Lock을 얻어 임계영역으로 진입
public class MyClass { private Object lock1 = new Object(); private Object lock2 = new Object(); public void methodA() { synchronized (lock1) { methodB(); } } public void methodB() { synchronized (lock2) { // do something methodA(); } } }
- ReentrantReadLock
- 읽기(공유)/쓰기(베타적) Lock 별도 제공
- ReadOnlyLock
- 데이터 변경 방지 : 읽기Lock -> 쓰기Loc(허용X)
- StampedLock : 데이터 변경 전에 락을 걸지 않는 것(낙관적인 Lock )
- ReentrantLock
- Condition : waiting pool 내 쓰레드를 구분하지 못한다는 문제 해결
- await() : wait()와 비슷
- signal() : notify()와 비슷
- 사용 예제 (더보기 ..Click)
더보기public class Main { public static final int MAX_TASK = 5; private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // lock으로 condition 생성 private Condition condition1 = lock.newCondition(); private Condition condition2 = lock.newCondition(); private ArrayList<String> tasks = new ArrayList<>(); // 작업 메서드 public void addMethod(String task) { lock.lock(); // 임계영역 시작 try { while(tasks.size() >= MAX_TASK) { String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+" is waiting."); try { condition1.await(); // wait(); condition1 쓰레드를 기다리게 합니다. Thread.sleep(500); } catch(InterruptedException e) {} } tasks.add(task); condition2.signal(); // notify(); 기다리고 있는 condition2를 깨워줍니다. System.out.println("Tasks:" + tasks.toString()); } finally { lock.unlock(); // 임계영역 끝 } } }
지난 날의 궁금증
- Q : 원시 타입이 뭐지?
- A : 논리형, 문자형, 정수형, 실수형 등의 실제 데이터(값)를 저장하는 타입
- Q : generic에는 wrapper 클래스만 들어가나?
- A : wrapper 클래스만 사용 가능! // 이거 당연한 질문인데..? 뭔가 다른 의미의 질문이었던 것 같은데...
- Q : arrayList vs linkedList?
- A : ArrayList - 배열 기반으로 빠른 임의 접근이 가능하지만, 요소의 추가/삭제가 느릴 수 있고, 메모리 사용이 유연하다. LinkedList - 요소의 추가/삭제가 빠르지만 임의 접근이 느리며, 메모리 사용이 많을 수 있다.
- 아직 찾아보지 못 한 궁금증(더보기 ..Click!)
- Q : 참조는 reference인데 자바는 call by value로만 동작하는 것 아닌가?
- Q : wrapper클래스.. 그래서 무슨 기능들을 가지고 있는데?
- Q : Object.equals와 str.equals의 차이? // 요건 공식 문서를 찾아봐야겠어..
숙제
- 내가 만들지 못한 부분
- Main
- Parser : parseFirstNum, parseSecondNum, parseOperator
- 만들지 못한 이유에 대한 고촬
함수 고정이고 throws을 붙이지 않고 구현해야하는 줄 알았다..
함수 밑에 구현이라고만 되어있어서 변경하지 않고 해야하는 줄 알고 아? 이거 어떻게 throws 붙이지 않고 해? 라고 생각했다. 또, throws Exception이 아니라 우리가 만들어낸 throws BadInputException으로 해야하는 줄 알았는데..
-> throw & throws에 대한 이해 부족, try ~ catch의 활용력 부족
알고리즘 심화 특강
시간 복잡도
O(1) < O(logn) < O(n) < O(n longn) < O(n^2) < O(n!)
코드 카타
* 프로그래머스로 진행
- 알고리즘 : 숫자 비교하기
- SQL : 동물 수 구하기
오늘의 회고
- 12시간 중 얼마나 몰입했는가?
집중도는 어제랑 비슷했던 것 같다.
오늘따라 너무 피곤했다. 그래서 졸면서 듣느라구 예정했던 5주차 강의를 모두 듣지 못했다.
- 오늘의 생각
예외처리를 어떻게 활용할지 try ~ catch를 어디에서 사용할지에 대해 응용력이 많이 부족한 것 같다.
그리고 먹는 걸 최소한으로 줄여야 하나..? 식곤증이 심하다.
내일 정처기가 어떻게 될지 살짝 걱정된다. 준비를 거의 못해서ㅠ
- 내일 학습할 것은 무엇인지
정처기 시험 치고 5주차 강의 마무리 하고 부족한 부분(상속, 생성자, Getter&Setter, 예외처리, try~catch)를 다시 복습할 예정이다. 시간이 되면 5주차 쓰레드도 다시 한 번 복습하면서 정리하면 좋을 것 같다.
그러고 개인과제 내용을 한 번 살펴본 후 개인과제용 레파지토리를 만들 예정이다.