9장. 스레드

9-1 변경가능한 공유 데이터에 접근할 때 동기화하라

• 동기화는 불안정한 쓰레드 객체의 상태에 어떤 메소드도 접근할수 없게 만든다.
• 안전한-스레드-객체(Thread-safe)의 상태를 다른 안전한-스레드-객체(Thread-safe)의 상태로 만든다.

• 병행(concurrent)과 병렬(pareallel)은 다르다

• 다음과 같은 소스에서 문제가 발생한다.

public class Bank {
	
	int moneyBox;
	
	public void putMoney(int money) {
		moneyBox = money;
	}
	
	public int getMoney() {
		int rs = moneyBox;
		moneyBox = 0;
		return rs;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Bank bank = new Bank();
		
		Person person1 = new Person("선웅", 10000, bank);
		Person person2 = new Person("용운", 4000, bank);
		Person person3 = new Person("도훈", 500000, bank);
		
		person1.start();
		person2.start();
		person3.start();
		
	}
}

public class Person extends Thread {
	
	private String name;
	private int myMoney=0;
	private Bank bank;
	
	
	public Person(String name, int myMoney, Bank bank) {
		this.name = name;
		this.myMoney = myMoney;
		this.bank = bank;
	}

	public void run() {
		
			while(true) {
				
				
				bank.putMoney(myMoney);
				System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 입금하셨습니다.");
				
				myMoney = bank.getMoney();
				System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 출금하셨습니다.");
				
				System.out.println("현재 " + name + "님께서는 " + myMoney + "원을 가지고 있습니다.");
			}
			
	
		
	}
	
}

• violatile을 사용해서 안정화 시킬순 있지만, 많은 JVM에서 volatile이 완벽하게 동작하지 않는다.
• 그래서~ 동기화를 위해서 synchronized 키워드를 사용한다.

public class Person extends Thread {
	
	private String name;
	private int myMoney=0;
	private Bank bank;
	
	static private Object police = new Object(); // 경찰 한명 둔다.
	
	public Person(String name, int myMoney, Bank bank) {
		this.name = name;
		this.myMoney = myMoney;
		this.bank = bank;
	}

	public void run() {
		synchronized(police) { // 경찰이 감시한다. 한번에 한사람만 접근가능하다.
			bank.putMoney(myMoney);
			System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 입금하셨습니다.");
			
			myMoney = bank.getMoney();
			System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 출금하셨습니다.");
			
			System.out.println("현재 " + name + "님께서는 " + myMoney + "원을 가지고 있습니다.");
		}
	}
}

9-2 지나친 동기화는 피하라

• 교착상태(deadlock)

public class Thread1 {
	public static void main(String[] args) {
		
		Tool spoon = new Tool("숟가락");
		Tool chopsticks  = new Tool("젓가락");		
		
		EaterThread thread1 = new EaterThread("용운", spoon, chopsticks);
		EaterThread thread2 = new EaterThread("선웅", chopsticks, spoon);
		
		thread1.start();		
		thread2.start();
		
		
	}
}

public class Tool {
	private final String name;

	public Tool(String name) {	
		this.name = name;
	}
	
	public String toString() {
		return "[ " + name + " ]";
	}
}

public class EaterThread extends Thread {
	private String name;
	private final Tool lefthand;
	private final Tool righthand;
	
	public EaterThread(String name, Tool lefthand, Tool righthand) {	
		this.name = name;
		this.lefthand = lefthand;
		this.righthand = righthand;
	}
	
	public void run() {
		while(true)
			eat();
	}
	
	public void eat() {
		synchronized (lefthand) {
			System.out.println(name + "이가 " + lefthand + "을  (왼손) 으로 사용합니다.");
			synchronized (righthand) {
				System.out.println(name + "이가 " + righthand + "을 (오른손)  으로 사용합니다.");
				System.out.println(name + "이가 식사를 합니다. 냠!냠!");
				System.out.println(name + "이가 " + righthand + "을 (오른손) 으로 내려놓습니다.");
			}			
			System.out.println(name + "이가 " + lefthand + "을 (왼손) 으로 내려놓습니다.");
		}
	}

}

• 교착상태가 제거된 클래스

public class Thread1 {
	public static void main(String[] args) {
		
		Tool spoon = new Tool("숟가락");
		Tool chopsticks  = new Tool("젓가락");
		
		/*
		 * 선웅이용
		 */
		Tool spoon2 = new Tool("숟가락"); // 추가
		Tool chopsticks2  = new Tool("젓가락");// 추가	
		 
		EaterThread thread1 = new EaterThread("용운", spoon, chopsticks);
		EaterThread thread2 = new EaterThread("선웅", chopsticks2, spoon2); // 변경
		
		thread1.start();		
		thread2.start();
		
		
	}
}

• 교착상태(deadlock)에 빠지지 않으려면 동기화 메소드나 동기화 블록 안에서 클라이언트에게 제어를 절대 넘겨서는 안된다.
  • 동기화 영역에 재정의 할수 있는 public이나 protected메소드를 호출하지 마라.
• shynchronized 지시자는 프로그램성능을 약 20%까지 떨어트릴수있다.
• Vector, Hashtable는 Thread-safe(동기화 된)클래스이다.

9-3 wait메소드는 반복문 안에서만 호출하라

• 쓰레드의 건전성(liveness)을 지킬 수 있다.
  (건전성이란? 대기상태(wait)에 들어가버린 쓰레드는 언제 다시 깨어날지(notifyAll)는 아무도 모른다.)
• 다른 쓰레드가 실수나 악의로 대기중인 스레드에 notify메소드를 호출할 수도 있으니, wait가 들어간 메소드는 public으로 선언하는걸 주의하라.
• 대기상태(wait)에서 쓰레드를 깨울때(notify), notifyAll을 사용해야만 하는경우도 있다.
• 대기상태인 쓰레드가 저절로 깨어날수도 있다.
  쓰레드의 제어는 항상 신뢰할 수 없다.

9-4 스레드 스케줄러에 의존하지 마라

• 프로그램의 정확성을 쓰레드 스케줄러로 제어하려 하지마라. 프로그램의 이식성과 강건성이 떨어진다.
• 쓰레드 스케줄러를 보조하는 Thread.yield메소드나 쓰레드 우선순위를 믿지마라.

9-5 스레드 안전성을 문서화하라

• 안정성 수준
  • 변경불가(immutable): 이 클래스의 인스턴스는 절대로 변하지 않으므로, 클라이언트 상수로 생각하면된다.
  • 쓰레드-안전(Thread-safe): 이 클래스의 인스턴스는 변경가능하지만 모든 메소드 내부에서 충분히 동기화하고 있으므로,
    외부에서 동기화하지 않더라도 다중 스레드에서 안정하기 쓸 수 있다.
  • 상황에 따라 쓰레드-안전(conditionally thread-safe): 위의 쓰레드 안전과 유사하지만, 일부는 안전하지 않다.
    ex> HashTable, Vector들은 Thread-safe이지만, Iterator를 사용할때는 Thread-safe가 아니다.
  • 쓰레드-호환(Thread-compatible): 이 클래스의 인스턴스는 각 메소드를 호출할 때 외부에서 동기화 해주어야 다중 쓰레드
    환경에서 안전하게 쓸수 있다.
    ex> ArrayList, HashMap같은 것들은 사용할때 동기화(synchronized)를 해주어야 한다.
  • 쓰레드-적대(Thread-hostile): 이미 자바에는 거의 없지만, 동기화(synchronized)를 시켜도 쓰레드에서 안전하지않다.

• 서비스 거부 공격(DoS)

public class Person_DoS extends Thread {
	
	private String name;
	private int myMoney=0;
	private Bank bank;
	
//	static private Object police = new Object(); // 경찰을 해고했다.
	
	public Person_DoS(String name, int myMoney, Bank bank) {
		this.name = name;
		this.myMoney = myMoney;
		this.bank = bank;
	}

	public void setMyMoney(int money) {
		this.myMoney = money;
	}
	
	public void setMyName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	public void run() {
		synchronized(name) { // name 객체를 Lock했다.
			/**
			 * 이 구간에서는 현재 이 메소드를 제외한 다른 메소드에서는 name을 접근할 수 없다!
			 * 
			 * DoS( Denial-of-Service). name 서비스를 거부하고있다.
			 * 
			 */
			bank.putMoney(myMoney);
			System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 입금하셨습니다.");
			
			myMoney = bank.getMoney();
			System.out.println(name + "님께서 " + myMoney + "원을 출금하셨습니다.");
			
			System.out.println("현재 " + name + "님께서는 " + myMoney + "원을 가지고 있습니다.");
		} // name 객체가 unLock된다.
	}
}

 

9-6 스레드 그룹을 쓰지 마라

• ThreadGroup은 시스템쓰레드그룹을 루트(root)로 하여 쓰레드를 관리할수 있는 형태이다.
• 그러나 이 쓰레드 그룹을 사용하려면 enumerate같은 Thread-safe가 아닌 메소드를 호출하여야 하기때문에, 스레드 안에서는 안전하지않다.
• 사용하지마라.

public class ThreadGroupTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		ThreadGroup tg1 = Thread.currentThread().getThreadGroup(); // 시스템 쓰레드
		ThreadGroup tg2 = new ThreadGroup(tg1, "ThreadGroup2"); // 쓰레드 그룹 (부모:시스템 쓰레드)
		ThreadGroup tg3 = new ThreadGroup("ThreadGroup3"); // 쓰레드 그룹
		
		Thread t1 = new Thread(); // 일반 쓰레드 (자동으로 시스템쓰레드가 부모가 된다)
		Thread t2 = new Thread(tg1, "Thread-tg1"); // 쓰레드1그룹 소속 쓰레드
		Thread t3 = new Thread(tg2, "Thread-tg2"); // 쓰레드2그룹 소속 쓰레드
		Thread t4 = new Thread(tg3, "Thread-tg3"); // 쓰레드3그룹 소속 쓰레드
		
		
		/*
		 * 쓰레드 정보를 출력한다.
		 */
		System.out.println("this: "+Thread.currentThread());
		System.out.println("  t1: "+t1);
		System.out.println("  t2: "+t2);
		System.out.println("  t3: "+t3);
		System.out.println("  t4: "+t4);
		
		
		/*
		 * 쓰레드 그룹정보를 출력한다.
		 */
		System.out.println("this: "+Thread.currentThread().getThreadGroup()+", "
							+Thread.currentThread().getThreadGroup().activeCount()+", "
							+Thread.currentThread().getThreadGroup().activeGroupCount());
		System.out.println(" t1: "+t1.getThreadGroup());
		System.out.println(" t2: "+t2.getThreadGroup());
		System.out.println(" t3: "+t3.getThreadGroup());
		System.out.println("t4:"+t4.getThreadGroup()+","+t4.getThreadGroup().getName());
		  					Thread.currentThread().getThreadGroup().list();

	}
	
}

문서에 대하여

• 최초작성자 : 장선웅
• 최초작성일 : 2008년 05월 23일
• 이 문서는 HeadFirst Design Patterns을 정리한 내용 입니다.
• 이 문서는 오라클클럽 자바 웹개발자 스터디 모임에서 작성하였습니다.
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