자바 기초 배우기 31,32일차 [ Thread 쓰레드 기본개념, Synchronized (동기화작업), wait / Notify ]

Thread

- 스레드란

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- 스레드 사용법, 카운트 다운 예제

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- 다중 Thread의 공유자원 접근 시

동기화 Synchronized

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- 다중 Thread의 wait( ) / Notify( )

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프로세스란?

주어진 목적에 따라

어떠한 일이 처리되거나 진행되는 과정

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스레드란?

하나의 프로세스 가 실행 중일 때

프로세스를 이루는 단위 실행 요소

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다중 스레드?

동시에 복수의 스레드가 동작하는 것

두 개의 스레드가 동시 작동될 때

순차적으로 처리한다면 동기화 처리이며

동시 스레드가 병렬해서 동작한다면

비동기 처리라 한다.

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Thread 구현 사용방법 및 카운트 다운 예제

1) extends Thread ( Thread의 상속 생성 )

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1. 스레드 클래스를 상속받아 만든다

이렇게 스레드 메서드를 구현할 클래스에

Thread 클래스를 상속받는다.

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2. run메서드를 오버 라이딩한다.

run메서드를 오버 라이딩 (재정의) 해주어야 한다

실질적으로 메인에서 스레드를 실행시켰을 때

작동되는 메서드이다

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그리고 try-catch 문을 활용하여

스레드 작업의 예외 발생 처리를 해주었는데

필수이다 만약 try-catch가 생략되어있을 시에

오류가 나고 메서드는 완성되지 않는다.

​

이 run메서드의 경우 반복문을 활용하여

5,4,3,2,1 BAAM!! 을 출력하는 메서드인데

i의 출력과 반복 간에 sleep(1000)이라는 함수가 있는데

이는 Thread 시간 지연이다 i를 한번 출력하면

(1000) = 1초의 지연시간을 가지라는 뜻이다.

5회가 반복되고 for 반복문을 빠져나온다면

BAAM!! 이 출력될 것이다.

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3. main에서 객체 생성 후 객체. start(); 를 한다.

메인에서는 스레드 작업을 구현한

클래스를 객체로 만들고 객체. start();

를 해주게 되면 위에서 구현한 스레드 작업인

run();메서드가 실행될 것이다.

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결과

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그럼 두 개의 객체를 만들어서

동시에 시작시켜보겠다.

동시에 실행되고 있다.

만약 이러한 작업이 하나의

변수를 공유를 하면서 작업을

한다면? 충돌이 발생할 수 도 있다.

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잠시 후 이러한 경우의 충돌 상황을

피하기 위하여 동기화하는 것도 살펴보자

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2) implements Runnable ( Runnble 인터페이스 구현 생성 )

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나머지 부분은 동일한 코드이고

클래스에서 extends Thread로 상속받는 것이 아니라

implements Runnable로

클래스를 만들었다.

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그리고 메인에서는

클래스에 대한 객체를 만들고

Thread 객체를 생성하면서 인자로

클래스 객체를 넣어주었다

실제 동작은 Thread의 객체명으로 한다

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다중 Thread의 공유자원 접근 시

동기화 (Synchronized)

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예를 들어 동기화 작업을

설명하자면 화장실에 변기 한 칸이 있다

똥이 마려운 사람은 두 사람이다

​

하지만 둘 다 똥이 마렵다고 한들

하나의 변기에선 한 명만이 볼일을 봐야 한다

​

한 사람이 먼저 들어갔다

이 사람은 다른 사람의 침입을

방지하기 위하여 문을 잠근다 (Lock)

​

자신의 볼일이 다 끝나면 문을

열고 나온다 (UnLock)

​

그러면 그다음 사람이 들어가

볼일을 본다.

​

우리는 대변기라는 자원에 대해

공유를 하지만 우리끼리는

동기화 작업이 돼있어서

한 변기에 같이 볼일을 보는..

그런 일은 발생하지 않을 것이다

동기화가 안 이루어진 사람들끼리

만나면 모를까

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그럼 예제로 보자

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이 예시는 예제로 별로지만 현실적인? 상황이기에

만들어보았다.

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< 예 제 >

일단 동기화가 이뤄지지 않아 참사가 일어나는 상황의 코드다

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1. 변기라는 클래스(공유되는 자원)

변기 클래스가 있고

이 클래스의 기능으로는 poo라는

볼일 보는 연출을 해주는 메서드가 있다.

이 부분이 궁금하다면

이건 접근하는 스레드명을 표기해준다

실제 콘솔 출력 시에 실행되는 스레드가 어떤 스레드인지

알기 위해 적어놓은 것이다

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2. 사람이라는 스레드

스레드다

매게 변수로 이름과 객체를 받고

이는 여기서 super(name) 즉

상속된 스레드의 명칭이 입력받는

name이 된다

​

그리고 입력받는 객체를 실제

Toilet에 접근시켜주게 된다.

​

그리고 스레드 실행 값은 Toilet 클래스의

poo메서드의 호출이다.

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3.Main에서의 객체 생성 및 스레드 실행

​

각각 같은 Toilet에 접근시켜주고(공유)

이름은 서로 다른 lee, kim이다

그리고 이는 human1,2 객체이다

둘 다 동시 실행

자 동시에 실현되선 안될 것이 실행되고 있다

물론 프로그램이니까 상관없긴 한데

실제라고 생각하면 일어나선 안 되는 게 맞다

고로 고쳐주겠다

단 한 부분만 고쳐주면 된다

바로 병렬 작업을 하면 안 되는 메서드에 대해

'synchronized' 키워드를 붙여주는 것이다이다

​

이 상황에서는 그 메서드는 poo이다

같이 볼일을 보면 안 된다는 것이다.

이게 다다 단순히 스레드가중복 실행되면 안 되는 메서드에는

synchronized를 붙인 것이다.

​

이렇게 동기화를 시켜주면

이렇게 바뀐다.

​

 

이제는 두 객체가 하나의

공유된 Toilet으로 접근해 같은 poo를

실행시킨다 한들 동기화가 이뤄진 메서드이기에

동시에 실행하면 안 된다는 것을 안 것이다.

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< 예 제2>

​

1. 잔고가 10만 원이 남은 계좌가 있다.가있다.

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2. 계좌에서 두 사람이 서로 다른 ATM기에서

아주 극적으로 동시에 1만 원을 반복하여

인출한다고

​

3. 은행 시스템에 동기화가 되어있지 않다면

두 사람이 한 계좌에서 동시에 계속해서 뽑는다면

계좌는 10만 원이 남아있을지라도

어쩌다 보면

돈이 인출될 수도 있다

​

- 동기화 비동기화 두 가지 상황을 보자

​

1.Bank

은행에는 계좌에 100000만 원 이 있다

출금 기능은

만약 계좌에 10000원 이상이 있다면

1회에 1만 원을 인출한다.

그렇지 않다면 "잔액이 부족하다" 멘트를 출력한다

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​

2.ATM

ATM은 매게 변수 생성자로

이름과 객체를 입력받아

이름은 스레드 이름에 입혀주고

객체는 Bank로 연결해준다

​

그리고 스레드 실행 작업은

bank의 출금 기능을 6회 반복한다

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3.Main

객체를 생성하여

매게 변수를 넣어주고

각각 객체가 동시에

스레드를 실행시킨다

​

계좌에 10만 원 밖에 없었는데

11만 원을 인출했다 개이득..

else문을 무시하고 1만원을 추가로 얻었다

물론 실행 시 매번 11만 원이 나오는 건 아니다

10만 원 10만원 10만원 제대로 나오다가

어쩌다 보면 저렇게 비동기화로 인해

11만 원이 나올 때도 있는 것이다.

​

이제 동기화를 시켜주겠다

문제가 있을 수 도있는

기능은 출금 메서드이다

여기에 synchronized 키워드를

붙이는 것이다.

이렇게 동기화 후에는

1번 객체가 먼저 반복문을 끝내고 난 뒤에

2번 객체가 Bank에 접근해서 작업을 하기에

else문을 얼렁뚱땅 넘어갈 일이 없다

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지금까지 두 가지 예제로 synchronized를 보았다

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다중 Thread의 wait( ) / Notify( )

똥쟁이와 ATM 사기범 들의 예제 동기화 말고도

이러한 충돌을 방지할 수 있는

wait()와 Notify() 가있다

​

wait() 말 그대로 기다려!이고

Notify() 이제 움직여!라고 알리는 것이다

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바로 예제 봅시다

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스레드 A와 스레드 B가 일을 합니다

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이것은 두 스레드가 번갈아가며 일을 하고 있는 장면입니다

어떻게 했을까요?

​

스레드가 협업을 한다라..

notify와 wait로 가능합니다

​

코드를 봐보겠습니다

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1. 공유 클래스

여기가 스레드 두 마리가 같이 일을 하게 될 공간입니다

Work A 메서드와 Work B메서드가 있네요

synchronized를 보니 동기화 작업이 이뤄지는

메서드임에는 짐작이 가고

notify();와 wait(); 가 보입니다

여기서 이 notify(); 와 wait();의 기능은

​

notify(); >> 일시정지돼있는 Thread B를

실행 대기상태로 만들어 놓는다!

​

wait(); >> Thread A가 일시 정지 상태로 변화함

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이것으로 동기화된 두 메서드 간에 스레드 실행 시

서로 교차? 하며 협업을 진행할 수 있게 됩니다.

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2.Thread클래스, run() 메서드 재정의 부

 

Thread A

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Thread B

​

두 클래스 모드 WorkZone이라는 공유 클래스에서

작동되고,

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매게 변수로 생성자로서 문자열과 객체를 받아오며

​

5회 동안 스레드 자기 자신의 이름을 출력하며

WorkZone이라는 클래스에

WorkA메서드 와 WorkB메서드를

각각 실행하도록 하는 run() 메서드를 가지고 있네요.

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3. 마지막으로 Main 부

하나의 공유될 객체를 만들고

​

그 객체를 각각 WorkerA와 WorkerB에게

스레드 A 스레드 B라는 이름과 함께 쥐어주고

스레드를 실행시켰네요

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이렇게 해서 실행결과가

두메 서드 간에 각각 스레드들이

서로 교차하며 멈추었다가 다른 스레드를 실행하고

또 그 스레드가 멈추었다 다시 다른 스레드가 실행되고

의 반복 과정을 볼 수 있었습니다

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