[Java] 자바 스레드와 멀티스레드

[ 프로세스와 스레드 ]

1. 프로세스(Process)

    - 현재 단순히 실행 중인 프로그램 자체

    - 프로세스는 프로그램에 사용되는 데이터, 메모리 등의

      자원과 더불어 스레드로 구성되어 있음

 

2. 스레드(Thread)

    - 프로세스 내부에서 실제 작업을 수행하는 주체, 일련의 작업을 의미

    - 모든 프로세스 내에는 한 개 이상의 스레드가 존재하며 작업을 수행

    - 이 때 두 개 이상의 스레드를 가진 프로세스를 멀티스레드 프로세스라고 함

프로세스 내부에서 동작하는 스레드

 

 

 

[ 스레드 ]

- 실행중인 프로그램 내의 순차적 제어흐름들을 의미

- Ex) 자바 프로그램의 경우 main 스레드 → main() 함수 수행

                                                  finalize 스레드 → finalize() 함수 수행

 

- 스레드의 장점

  └ 오랜 시간이 걸리는 작업에 대한 어플리케이션 응답성 향상

  └ 실행중인 작업 취소 가능

  └ 병렬 프로그래밍 지원

  └ DB 처리 모니터링

  └ GUI 처리

 

- 스레드의 단점

  └ 메모리 사용량 증가

  └ 동시작업으로 인한 문제 발생 가능성(데드락, 무한 루프 등)

 

 

 

[ 스레드의 생명 주기 ]

1. New

   └ 스레드 객체 생성

   └ start() 메소드 미호출 상태

2. Runnable

   └ 스레드 실행 대기 상태

   └ 실행 상태로 언제든지 갈 수 있는 상태

   └ 스레드 객체 생성 후 start() 메소드 호출 시 Runnable 상태로 이동

3. Running

   └ 스레드 실행 상태

   └ Runnable 상태에서 run() 메소드 호출 시 Running 상태로 이동

4. Blocked

   └ 스레드 일시 정지 상태

   └ 스레드가 특정한 이유로 Running 상태에서 Blocked로 상태 이동

5. Dead

   └ 스레드 종료 상태

 

스레드 생명주기

 

 

 

[ 스레드의 생성 및 실행 ]

1. Thread 클래스 상속

    - 스레드 생성 → start() → run()

    - run() 메소드는 오버라이딩 필요

   - Thread 클래스 멤버 사용 가능

 

2. Runnable 인터페이스 구현

    - 반드시 run() 메소드를 오버라이딩 해야함

    - Thread 클래스 멤버 사용 불가

    - static 메소드인 sleep() 메소드는 사용 가능

 

// Thread 클래스를 상속받아 생성 및 선언
class MyClass extends Thread{

	@Override
	public void run() {
		for(int i=0; i<10; i++) {
			System.out.println("스레드[" + Thread.currentThread().getId() + "] " + i);
		} 	try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch(InterruptedException e){
			e.printStackTrace();
		}
		super.run();
	} 
}

public class ThreadTest01 {
	public static void main(String[] args) {
		MyClass mc = new MyClass();
		mc.start();
		
		MyClass mc2 = new MyClass();
		mc2.start();
	}
}
/* [출력결과]
    스레드[13] 0
    스레드[14] 0
    스레드[13] 1
    스레드[14] 1
    ...
    스레드[13] 8
    스레드[14] 8
    스레드[13] 9
    스레드[14] 9
*/

// Runnable 인터페이스 구현을 통한 생성 및 선언
class MyClass implements Runnable{

	@Override
	public void run() {
		for(int i=0; i<10; i++) {
			System.out.println("스레드[" + Thread.currentThread().getId() + "] " + i);
		} 	try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch(InterruptedException e){
			e.printStackTrace();
		}
	} 
}

public class ThreadTest01 {
	public static void main(String[] args) {
		/*  Runnable 인터페이스의 run() 메소드를 오버라이딩한 
		 *  MyClass() 클래스를 Thread 클래스의 매개변수로 삽입
		 */
		Thread t1 = new Thread(new MyClass());
		t1.start();
		
		Thread t2 = new Thread(new MyClass());
		t2.start();
	}
}

/* [출력결과]
    스레드[13] 0
    스레드[14] 0
    스레드[13] 1
    스레드[14] 1
    ...
    스레드[13] 8
    스레드[14] 8
    스레드[13] 9
    스레드[14] 9
*/

 

 

 

[ 멀티 프로세스, 멀티 태스크, 멀티 스레드 ]

1. 멀티 프로세스 (Multi -Process)

    - 여러 개의 CPU에서 동시에 여러 개의 프로세스 수행

 

2. 멀티 태스크 (Multi-Tasking)

    - 하나의 CPU에서 동시에 둘 이상의 작업을 수행

 

3. 멀티 스레드 (Multi-Thread)

    - 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드가 작업을 수행

 

- 멀티 프로세스는 각 프로세스가 독립적인 메모리를 통해 별도 실행하지만,

  멀티 스레드의 경우 자신이 속한 프로세스의 메모리를 공유함.

 

(좌) 싱글 스레드   (우) 멀티 스레드

 

 

 

[ 멀티 스레드의 단점 ]

- 여러개의 스레드가 하나의 자원을 동시에 사용할 때 발생

  └ 자료를 동시에 요청할 때 bottleneck 현상 발생

  └ 동시사용과 병목현상으로 deadlock 발생

  └ 데이터의 무결성에 대한 문제 발생

 

- 이러한 문제점을 자료적인 측면에서 해결

  1. 시스템에 대기 부여 → 동기화(synchronized)

  2. 프로그래머 직접 제어 → 효율적 제어를 위한 wait(), notify() 메소드 사용

 

자료적인 측면에서의 문제 해결책

public class ThreadTest01{
	
	private static int count=0;
	private static synchronized void inccount() {
		count++;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		
		// -- 익명 클래스 형태로 Thread 객체 생성 --
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				for(int i=0; i<10000; i++)
					inccount();
			}
			
		});
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				for(int i=0; i<10000; i++)
					inccount();
			}
		});
		
		t1.start();
		t2.start();
		
		try {
			t1.join();
			t2.join();
		} catch(InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("value : " + count);
	}
}

/* [출력결과]
   value : 20000
*/