person3113

늙어서 은퇴하기 전까진 계속 공부하자!!


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보는 방법

블로그에 메모한 내용만으로 복습하기에는 무리. 복습할 땐 강의 영상 보고, 이건 상기용/테스트용. 메모한 거 보면서 강의 내용이 떠오르는지 등을 점검하는 데 활용.



01 (이론) 쓰레드의 개념과 필요성

  • Pragram vs. Process vs. Thread 1
    • 프로그램은 하드 디스크에 저장된 거, 프로세스는 메모리에 로딩된 프로그램
    • 멀티 프로세스: 로딩을 두 번 실행할 때(ex- 한글 파일 창을 두 개 띄울 때)
    • 쓰레드는 cpu를 사용하는 최소 단위(왜냐? cpu는 하드 디스크와 얘기하지 않고 메모리하고만 데이터를 주고 받음 => cpu는 memory 내의 프로세스와만 얘기 => cpu는 memory 내의 프로세스 속에 있는 쓰레드와만 얘기)
    • 단일 쓰레드 프로세스, 멀티 쓰레드 프로세스: 하나의 프로세스에 하나의 쓰레드가 있으면 단일 쓰레드 프로세스, 하나의 프로세스에 여러 개의 쓰레드가 있으면 멀티 쓰레드 프로세스
  • 자바에서 Thread
    • .class 파일 실행(JVM은 main() 메소드 찾아서 실행해 줌) => main Thread 생성됨(시작 시점에는 단일 쓰레드(main thread만 존재) 생성됨 / 실행하기 위해선 CPU를 사용해야 하니까, 먼저 쓰레드를 생성해서 쓰레드가 cpu를 사용하게 함. 생성한 쓰레드 위에서 main 메소드를 돌리면 main 메소드가 cpu를 사용하게 되는 것임)
    • 이후 main thread에서 다른 thread 생성/실행하면 멀티 쓰레드가 됨
  • multi-thread의 필요성
    • 여러 일이 동시에 진행될 필요성이 있을 때 해결책이 멀티 쓰레드(ex- 비디오 프레임과 자막이 동시에 처리돼서 프레임에 맞는 자막이 나와야 할 때)
    • 멀티 쓰레드는 어떻게 작업을 동시에 수행할까?
      • 동시성(concurrency)
        • 작업 수 > cpu 코어 수일 때
        • 즉 작업 두개인데, cpu는 한 개야(cpu 코어도 한 개야). 그럼 각 작업을 짧은 단위로 나누고 각 작업 단위를 계속 교차해서 처리함. 그럼 동시에 하는 것처럼 보임.
        • 즉 동시에 작업을 수행하는 것은 아니고, 따라서 이 경우는 멀티 쓰레드로 여러 작업을 동시에 한다고 해서 총 작업 처리 시간이 단축되는 것은 아님.
      • 병렬성(parallelism)
        • 작업 수 < cpu 코어 수일 때
        • 작업 두 개인데, cpu 코어도 두 개야. 그럼 각 작업을 각 코어에 할당해서 처리하면 됨.
        • 즉 이 때는 동시에 여러 작업을 처리하는 것임. 따라서 총 작업 처리 시간도 줄어듦(멀티 코어의 경우, 멀티 쓰레드로 작업을 처리하면 작업 소요 시간이 실제로 줄어듦)



01 (실습) 쓰레드의 개념과 필요성

  • “01 (이론) 쓰레드의 개념과 필요성”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음



02 (이론) Thread의 생성 및 실행방법

  • 쓰레드 생성 및 실행 방법
    • 생성 방법 1
      • Thread class를 상속받아 run() 메소드를 재정의해서 자식 클래스를 만들어서 사용
    • 생성 방법 2
      • Runnable interface를 구현(추상메서드 run()을 구현(implements))한 클래스를 만든다. 그 후 Thread 객체를 생성할 때 해당 생성자의 매개변수에 Runnable을 구현한 클래스의 객체를 넘겨서 Thread 객체를 만들면 됨
    • 실행 방법
      • Thread class의 start() 메서드를 호출하면 됨
      • Thread 객체는 한 번만 사용 가능하고, 재사용할 수 없음. 즉 각 thread 객체가 start()를 한 번밖에 호출할 수 없다.
    • run()을 재정의했지만 start()로 thread를 실행하는 이유?
      • 새로운 쓰레드를 생성/추가하려면 사전 준비가 많이 필요함. 이런 사전 준비를 다 하고, 새로운 쓰레드 위에 run()을 실행함. 이렇게 “사전 준비 + run() 실행”을 합쳐서 start() 메소드가 맡음

  • 익명 내부 클래스를 통한 쓰레드 생성

    public static void main(String[] args){
  // thread 생성
  Thread myThread = new Thread(new Runnable(){

    @Override
    public void run(){
      // run 내부 구현
    }
  })
}



02 (실습) Thread의 생성 및 실행방법

  • “02 (이론) Thread의 생성 및 실행방법”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음



03 (이론) 쓰레드 속성

  • thread 객체 가져오기
    • Thread curThread = Thread.currentThread()
    • Thread 클래스의 정적 메서드
    • Thread 참조 객체가 없는 경우 사용
      • ex1) main thread는 jvm에서 자동으로 만든 쓰레드. 이 때 참조 객체가 없음
      • ex2) (new Thread).start()할 때. Thread a = new Thread();에서 a와 같은 게 없음
  • 실행 중인 Thread 개수 가져오기
    • Thread.activeCount()
    • Thread 클래스의 정적 메서드
    • 정확히는 같은 ThreadGroup 내의 thread 수를 가져옴. 생성된 쓰레드는 자신을 생성한 쓰레드와 같은 그룹에 속함
  • 쓰레드 이름 설정 및 가져오기
    • setName()과 getName()
    • Thread 클래스의 인스턴스 메서드
    • 쓰레드의 이름을 지정하지 않는 경우 thread-1, thread-2 … 와 같이 번호를 하나씩 증가시키면서 이름 자동 부여
  • 쓰레드 우선순위 정하기 및 가져오기
    • setPriority()와 getPriority()
    • Thread 클래스의 인스턴스 메서드
    • 우선순위에서 최댓값은 Thread.MAX_PRIORITY으로 10이고, 기본값은 Thread.NORM_PRIORITY로 5이고, 최솟값은 Thread.MIN_PRIORITY로 1이다.
    • 우선순위란 동시성(concurrency)일 때 할당되는 time slot(시간 간격)에 비례하는 값. 즉 우선순위가 다르다는 뜻은 우선순위가 높은 작업의 time slot을 더 많이 할당하고, 다른 작업은 더 적게 할당한다는 뜻. 따라서 우선순위가 높은 작업이 더 먼저 끝나는 경우가 많을 것이다.
    • 단 항상 우선순위가 높은 게 먼저 끝나지 않는 경우도 간혹 있음. 또한 우선순위가 같은 경우 여러 쓰레드를 순서대로 start() 하면 실행한 순서대로 처리될 거라 예상하는데 그렇지 않음. 이론상으로는 맞지만, cpu 스케줄링에 따라, 또 특정 순간에 부하가 걸리는 경우 등의 여러가지 문제가 원인으로 자기가 할당받은 time slot을 다 못 채워서 순서가 바뀔 수 있다.
    • 단 병렬성일 때, 예로 코어가 4개인데 작업은 두개일 때, 우선순위는 의미없음. 왜냐면 각 작업이 각 코어에서 실행되니까 time slot으로 쪼갤 필요가 없지
  • 쓰레드 데몬 설정
    • setDaemon(). myThread.setDaemon(true);라 하면 daemon thread가 됨. 주의점으로 start() 전에 이 메서드를 호출해야 함.
    • Thread 클래스의 인스턴스 메서드
    • 일반 쓰레드(user thread / 기본값): 일반쓰레드는 주쓰레드(main) 종료여부와 상관없이 자신의 쓰레드가 종료되어야 프로세스가 종료됨.
    • 데몬 쓰레드: 데몬쓰레드는 main쓰레드를 포함해서 모든 일반쓰레드(사용자쓰레드)가 종료되면, 작업이 완료되지 않아도 함께 종료됨.



03 (실습) 쓰레드 속성

  • “03 (이론) 쓰레드 속성”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음



04 (이론) 쓰레드 동기화

  • 쓰레드 동기화(synchronized)
    • 하나의 작업이 완전히 완료된 후 다른 작업 수행(한 번에 하나의 일만 한다)
    • cf) 비동기식: 하나의 작업 명령 이후(완료와 상관없이) 바로 다른 작업 명령 수행
  • 동기화 필요성: 두 개의 쓰레드가 하나의 객체를 공유할 때
    • 공유되는 객체를 한 번에 하나의 쓰레드만 사용할 수 있도록 함(하나의 쓰레드가 사용 중일 때는 객체를 lock)
    • 멀티 쓰레드를 사용하면서 생기는 문제점을 해결하기 위해 동기화 사용. 다만 동기화는 멀티 쓰레드의 장점(동시에 작업 수행)과 거리가 먼 방법. 즉 멀티 쓰레드의 문제점을 해결하기 위해 어쩔 수 없이 사용하는 것. 이러한 문제가 없다면 동기화는 가급적 사용 안 하는 것이 속도 면에서 좋다
  • 동기화 방법
    • 메서드 동기화(synchronized method): 동시에 여러 쓰레드가 동기화 메서드 사용 불가(여러 쓰레드가 동시에 동기화 메서드를 실행할 수 없음)
    • 블록 동기화(synchronized block): 동시에 여러 쓰레드가 동기화 블록 사용 불가
  • 메서드 동기화
    • 문법: 메서드의 리턴타입 앞에 synchronized 붙이면 끝 
      public synchronized void plusData(){
// 구현부
}
  • 블록 동기화
    • 문법: synchronized (임의의 객체){ 동기화가 필요한 코드 블록 }
    • 임의의(아무) 객체: key를 가진 객체(모든 객체는 저마다의 key 하나를 가지고 있음. 따라서 진짜 아무 객체나 써도 상관없음). 일반적으로 클래스 내부에서 바로 사용할 수 있는 객체인 this를 사용 
      public void plusData(){
synchronized(this){
  // 구현부
}
}

  • 동기화 원리

    • 동기화되었다는 것은 단 하나의 key로 잠갔다는 개념. 동기화된 메서드나 블록은 하나의 key가 놓여있음. 이 때 어떤 쓰레드가 거기에 접근할 때 놓여잇는 key를 가지고 들어감. 가지고 들어가서 동기화된 곳 앞에는 key가 놓여져 있지 않고 들어간 쓰레드 안에 있음.
    • 이 때 다른 쓰레드가 앞의 쓰레드가 쓰고 있는 동기화된 곳에 접근함. 이 땐 앞에 key가 없음. 앞의 쓰레드가 다 완료한 후 key를 다시 돌려놓으면, 그 때 다른 쓰레드가 그 key를 가지고 들어가서 같은 작업을 처리.
    • 즉 모든 객체는 단 하나의 열쇠를 가지고 있음. 동기화를 사용하면 처음 사용하는 쓰레드가 객체의 key를 가짐. 다른 쓰레드는 먼저 사용 중인 쓰레드가 작업을 완료하고 열쇠를 반납할 때까지 대기(blocked)
      • 동기화 메서드: 자기자신의 객체(this)의 key를 사용
      • 동기화 블록: synchronized (임의의 객체){}에서 괄호 안에 넣은 객체의 key를 사용
    • 따라서 아래의 코드에서 어떤 쓰레드가 method1을 사용 중이면, 다른 쓰레드는 method1을 사용 못하는 건 당연하다. 이 뿐만 아니라 사용되는 메서드와 같은 key(예시에선 this)로 접근해야 하는 method2와 method3 안의 동기화 블록에도 접근 불가.
    class myData{
  public synchronized void method1(){
    // 동기화 매서드
  }
  public synchronized void method2(){
    // 동기화 매서드
  }
  public synchronized void method3(){
    synchronized (this){
      // 동기화 블록
    }
  }
}



04 (실습) 쓰레드 동기화

  • “04 (이론) 쓰레드 동기화”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음



05 (이론) 쓰레드의 상태 #1

  • 쓰레드 상태
    • NEW: 쓰레드가 생성된 상태(Thread myThread = new MyThread()). start() 전 상태
    • RUNNABLE
      • NEW 상태에서 myThread.start()된 후 RUNNABLE 상태 됨.
      • 쓰레드가 cpu를 사용할 수 있는 상태
      • Thread.yield(): 어떤 쓰레드가 아직 cpu 사용할 필요 없을 때(ex- 아직 필요한 데이터가 없을 때), 다른 쓰레드에게 cpu 사용을 양보하고 자신은 실행 대기 상태로 전환됨.
    • TERMINATED: RUNNABLE 상태에서 run()이 완료된 후 TERMINATED(종료) 상태가 됨
    • 일시정지 상태
      • TIMED WAITING
        • RUNNABLE 상태에서 Thread.sleep(1000)이나 인스턴스.join(1000)할 때
        • sleep()와 join()
          • 모두 이를 호출한 쓰레드가 지정된 시간만큼 일시정지 됨.
          • 차이점: 예로 myThread.join(1000)을 하면, 이 메소드를 호출한 쓰레드는 일시정지되고, myThread에게 1000ms를 cpu에게 할당한다는 뜻.
        • interrupt(): 일시정지 상태가 풀려서 다시 RUNNABLE 상태가 됨. 즉 Thread.sleep(1000)해서 1000ms를 다 채우지 않아도 interrupt()를 호출하면 예외(InterruptedException)를 발생시킴. 그래서 다 채우지 않고 일시정지 상태에서 빠져나옴(ex- thread1.interrupt()를 호출하면 thread1에 InterruptedException 예외를 발생시켜 일시정지 상태를 탈출함)
      • BLOCKED: 사용하는 객체가 lock되면 BLOCKED 상태.
      • WAITING
        • join()과: TIMED WAITING의 myThread.join(1000)과 달리, myThread.join()을 하면 myThread한테 해당 쓰레드가 작업을 전부 완료할 때까지(종료될 때까지) cpu를 할당함. 그럼 나머지 쓰레드는 그동안 전부 WAITING 상태가 됨.
        • wait(), notify(), notifyAll(): Object의 메서드(즉 어느 객체나 해당 메서드를 가지고 있음). 사용은 동기화 블록에서만 사용 가능
  • 쓰레드 상태값 가져오기
    • State state = myThread.getState();. 쓰레드의 상태값을 enum 타입인 Thread.State 객체로 리턴함.
    • enum 상수: NEW, RUNNABLE, TERMINATED, TIMED_WAITING, BLOCKED, WAITING



05 (실습) 쓰레드의 상태 #1

  • “05 (이론) 쓰레드의 상태 #1”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음



06 (이론) 쓰레드의 상태 #2

  • “05 (이론) 쓰레드의 상태 #1”과 중복되지 않는 내용만 메모함
  • wait()
    • wait()를 호출한 쓰레드는 일시정지 상태가 되며, 스스로 Runnable 상태가 될 수 없음. 다른 쓰레드가 notify(), nodifyAll()로만 깨울 수 있음. 깨워지면 다시 일시정지된 부분부터 쭉 실행됨(notify(), nodifyAll()로 깨워진 후, wait() 다음줄부터 실행됨)
    • 동기화 메서드, 동기화 블록에서만 사용 가능
  • notify(), nodifyAll()
    • notify()는 하나의 쓰레드를, nodifyAll()은 wait() 중인 모든 쓰레드를 깨움.
    • 동기화 메서드, 동기화 블록에서만 사용 가능



06 (실습) 쓰레드의 상태 #2

  • “06 (이론) 쓰레드의 상태 #2”와 중복되는 예제를 설명하고 끝이였음

참고