[Java] 스레드(Thread)

스레드란?

프로세스는 실행 중인 애플리케이션을 의미하며 프로세스 내에서 실행되는 소스 코드의 실행 흐름을 스레드라고 한다. 하나의 스레드를 가지는 프로세스를 싱글 스레드 프로세스, 여러 개의 스레드를 가지는 프로세스를 멀티 스레드 프로세스라고 부른다.

자바를 실행하면 가장 먼저 실행되는 메서드는 main이며, 메인 스레드가 main 메서드를 실행시킨다.

 

 

 

스레드를 생성하는 2가지 방법

스레드가 실행할 코드는 run() 메서드 내에 작성해야 하며 run() 메서드는 Runnable 인터페이스(방법 1)와 Thread 클래스(방법 2)에 정의되어 있다.

 

방법 1. Runnable 인터페이스를 구현한 클래스에서 run()을 구현

Runnable 인터페이스를 구현할 클래스를 작성한 후,

run()의 바디에 스레드가 수행할 코드를 적는다.

마지막으로 main에서 Runnable 인터페이스를 구현한 객체를 만들고, 이를 Thread 클래스 생성자의 인자로 넘겨줘서 Thread 객체를 만들면 스레드가 생성된다.

스레드를 생성하고 나서 start()를 호출하면 스레드가 실행된다.

public class ThreadEx {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = new ThreadTask();
        Thread thread = new Thread(task);// 스레드 생성
        thread.start();// 스레드 실행
    }
}

class ThreadTask implements Runnable {
    public void run() {// 스레드가 수행할 작업
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.print(i);
        }
    }
}

 

방법 2. Thread 클래스를 상속받은 클래스에서 run()을 구현

Thread 클래스를 상속 받는 클래스를 작성한다.

run()의 바디에 스레드가 수행할 작업을 작성한다.

start()로 스레드를 실행시킨다.

public class ThreadEx {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadTask thread = new ThreadTask();// 생성
        thread.start();// 실행
    }
}

class ThreadTask extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.print(i);
        }
    }
}

 

 

 

스레드 동기화

멀티 스레드 프로세스의 경우 하나의 자원에 여러 개의 스레드가 접근하면 다양한 문제가 생길 수 있다.

이러한 문제가 발생하지 않게 수행하는 작업을 스레드 동기화라고 하며 자바에서는 임계 영역(Critical section) 지정과 락(Lock)을 통해 동기화를 수행한다.

임계 영역은 하나의 스레드만 접근할 수 있는 코드 영역(여러 개의 스레드가 동시에 접근하면 안 되는 영역)이며 synchronized를 사용하여 설정한다. 임계 영역은 메서드 전체를 지정할 수도 있고 특정 영역만 설정할 수도 있다.

락은 임계 영역을 포함하고 있는 객체에 접근할 수 있는 권한을 의미한다.

 

 

1. 메서드 전체를 임계 영역으로 지정하기

메서드의 반환 타입 왼족에 synchronized를 작성하면 해당 메서드 전체가 임계 영역으로 지정된다.

이렇게 전체가 임계 영역인 메서드는 호출되었을 때 해당 메서드가 포함된 객체의 락을 얻으며 스레드가 락을 반납하기 전에 다른 스레드는 메서드에 접근할 수 없다.

class SynchronizedEx {
    ...
    public synchronized boolean sync(int a) {
        ...
    }
}

 

2. 특정한 영역을 임계 영역으로 지정하기

synchronized (<해당 영역이 포함된 객체의 참조>) 로 작성하고 {} 안에 코드를 작성하면 그 부분이 임계 영역으로 지정된다.

class SynchronizedEx {
    ...
    public boolean sync(int a) {
            synchronized (this) {
               ...
            }
    }
}

 

 

 

스레드의 상태와 실행 제어 메서드

 

sleep(long milliSec): milliSec 동안 스레드 일시 정지

sleep()은 Thread의 클래스 메서드이기 때문에 클래스를 통해 호출하는 것이 권장된다.

sleep()을 호출하면 스레드의 상태가 실행에서 일시 정지 상태로 전환된다.

일시 정지 상태의 스레드는 다음 두 가지 경우에 실행 대기 상태로 복귀한다.

1. 인자로 전달한 시간만큼 시간이 지난 경우
2. interrupt()를 호출한 경우 (기본적으로 예외가 발생하기 때문에 예외 처리 필수)

 

 

interrupt(): 일시 정지 상태인 스레드를 실행 대기 상태로 복귀

interrupt()는 sleep(), wait(), join()에 의해 일시 정지 상태에 있는 스레드들을 실행 대기 상태로 복귀시킨다.

만약 일시 정지 상태가 아닌 스레드에서 interrupt()를 호출하면 기존에 호출되어 스레드를 멈추게 했던 sleep(), wait(), join()에서 예외가 발생되며 일시 정지가 풀리게 된다.

 

 

yield(): 다른 스레드에게 실행을 양보

반복문의 순회가 불필요하거나 무의미한 작업을 실행시킬 때 유용하게 사용된다.

yield()가 호출되면 해당 스레드는 실행 대기 상태로 바뀌고 남은 실행 시간을 실행 대기열에서 우선순위가 높은 스레드에게 양보한다.

 

 

join(long milliSec): 다른 스레드의 작업이 끝날 때까지 기다림

join()은 특정 스레드가 작업하는 동안에 자신을 일시 정지 상태로 만드는 메서드이다.

sleep()과 마찬가지로 시간이 경과 됐을 때, interrupt()가 호출 됐을 때 실행 대기 상태로 복귀하고 join() 호출 시 지정했던 다른 스레드가 작업을 마쳐도 실행 대기 상태로 복귀한다.

sleep()과 유사하지만 sleep()은 Thread 클래스의 클래스 메서드(static)이고 join()은 특정 스레드에 대해 동작하는 인스턴스 메서드라는 점에서 차이를 갖는다.

• Thread.sleep(1000);
• thread1.join();

 

 

wait(), notify(): 스레드 간의 협업에 사용

두 스레드가 교대로 작업을 처리해야 할 때 유용한 상태 제어 메서드이다.

A, B 스레드가 협업해야 할 때

A가 notify()를 호출하면 B가 실행 대기 상태가 되고 A는 wait()을 호출하며 자신을 일시 정지 상태로 만든다.

이런 과정이 반복되면서 두 스레드는 공유 객체에 배타적으로 접근하면서 효과적으로 협업할 수 있다.