[JAVA] 스레드

스레드

애플리케이션을 실행하면 운영체제로부터 실행에 필요한 메모리를 할당받는데,
실행 중인 하나의 애플리케이션을 프로세스라 하고
프로세스 내부에서 코드의 실행 흐름을 스레드라 한다.

 

1. 멀티 스레드

운영체제는 멀티 태스킹을 할 수 있도록 CPU 및 메모리 자원을 프로세스마다 적절히 할당해주고 병렬로 실행시킨다.

 

이때 멀티 태스킹이 꼭 멀티 프로세스를 뜻하는 것은 아니다. 멀티 프로세스는 하나 이상의 애플리케이션을 동시에 병렬 처리하는 것을 말한다. 하나의 애플리케이션으로 멀티 프로세스를 만들기도 한다. 예를 들어 어떤 애플리케이션을 2개 실행했다면 2개의 프로세스가 생성된 것이다.

 

한 프로세스 내에서 멀티 태스킹을 할 수 있도록 만들어진 애플리케이션도 있다. 대표적으로 미디어 플레이어는 동영상 재생과 음악 재생이라는 두 가지 작업을 동시에 처리한다.

 

어떻게 하나의 프로세스가 두 가지 이상의 작업을 처리할까?

바로 멀티 스레드를 이용하면 된다. 하나의 스레드는 하나의 코드 실행 흐름이기 때문에 한 프로세스 내에 스레드가 2개라면 2개의 코드 실행 흐름이 생긴다는 의미이다.

 

멀티 프로세스와 멀티 스레드

 

멀티 프로세스는 운영체제에서 할당받은 자신의 메모리를 가지고 실행하기 때문에 각 프로세스는 독립적이다. 따라서 하나의 프로세스에서 오류가 발생해도 다른 프로세스에 영향을 미치지 않는다. 하지만 멀티 스레드는 하나의 프로세스 내부에 생성되기 때문에 하나의 프로세스가 예외를 발생하면 프로세스 자체가 종료될 수 있어 다른 스레드에 영향을 미치게 된다.

 

1) 메인 스레드

자바의 모든 애플리케이션은 메인 스레드가 main() 메서드를 실행하며 시작된다. main()의 첫 코드부터 아래로 순차적으로 실행하고 마지막 코드를 실행하거나 return 문을 만나면 실행이 종료된다.

 

메인 스레드는 필요에 따라 작업 스레드들을 만들어 병렬로 코드를 실행할 수 있다. 즉, 멀티 스레드로 멀티 태스킹을 수행할 수 있다. 멀티 스레드 애플리케이션에서는 실행 중인 스레드가 하나라도 있다면 프로세스는 종료되지 않는다.

 

메인 스레드

 

2) 작업 스레드 생성과 실행

메인 스레드는 반드시 존재하기 때문에 메인 작업 이외에 추가적인 병렬 작업의 수만큼 스레드를 생성한다.

Thread thread = new Thread(); // 작업 스레드 생성
thread.start(); // 작업 스레드 실행

// 1. Thread 클래스로부터 직접 생성
// Runnable은 작업 스레드가 실행할 수 있는 코드를 가지고 있는 객체로
// 인터페이스 타입이기 때문에 구현 객체를 만들어 대입해야 한다.

// 1) Runnable 구현 클래스
class Task implements Runnable {
	public void run() {
		// 스레드가 실행할 코드
	}
}

Runnable task = new Task();
Thread thread = new Thread(task);

// 2) 익명 구현 객체
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
	public void run() {
		// 스레드가 실행할 코드
	}
});

// 2. Thread 하위 클래스로부터 생성
// Thread 클래스를 상속한 후 run() 메소드를 재정의한다.

// 1) 하위 클래스
class WorkerThread extends Thread {
	@override
	public void run() {
		// 스레드가 실행할 코드
	}
}

Thread thread = new WorkerThread();

// 2) 익명 자식 객체
Thread thread = new Thread {
	public void run() {
		// 스레드가 실행할 코드
	}
});

 

3) 동기화 메서드

멀티 스레드 프로그램에서는 스레드들이 객체를 공유해서 작업해야 하는 경우가 있다. 이때, 스레드가 사용 중인 객체를 다른 스레드가 변경할 수 없도록 스레드 작업이 끝날 때까지 객체에 잠금을 걸어서 다른 스레드가 사용할 수 없도록 해야 한다.

 

동기화 메서드(synchronized)는 메서드 전체 내용이 임계 영역이다.

• 동기화 메서드를 실행하는 즉시 잠금이 일어나고 스레드가 동기화 메서드를 실행 종료하면 잠금이 풀린다.
• 동기화 메서드가 여러 개 있을 경우, 스레드가 이들 중 하나를 실행할 때 다른 스레드는 해당 메서드는 물론이고 다른 동기화 메서드도 실행할 수 없다.
• 다른 스레드는 사용 중인 스레드가 잠금을 해제할 때까지 대기해야 한다.

public synchronized void method(){
	// 임계 영역: 단 하나의 스레드만 실행
}

 

2. 스레드 제어

1) 스레드 상태

 

스레드 상태 변화

 

1. 스레드 객체를 생성하고 start() 메서드를 호출하면 바로 실행되는 것이 아니라 실행 대기 상태가 된다.
2. 이때 운영체제는 실행 대기 상태에 있는 스레드 중에서 하나를 선택해 실행 상태로 만든다.
3. 실행 상태의 스레드는 run() 메서드를 모두 실행하기 전에 다시 실행 대기 상태로 돌아갈 수 있다.
4. 실행 상태에서 run() 메서드의 내용이 모두 실행되면 스레드의 실행이 멈추고 종료 상태가 된다.

 

2) 스레드 상태 제어

메서드를 통해 실행 중인 스레드의 상태를 변화시킬 수 있다.

• interrupt(): 일시 정지 상태의 스레드에 InterruptedException을 발생시켜 예외 처리 코드에서 실행 대기 상태나 종료 상태로 변경한다.
• sleep(long millis): 주어진 시간 동안 스레드를 일시 정지 상태로 만들고 시간이 지나면 실행 대기 상태가 된다.
• stop(): 스레드를 즉시 종료한다. 불안전 종료를 유발하므로 사용하지 않는 것이 좋다.

// 1. stop 플래그 이용
public class EXThread extends Thread {
	private boolean stop;
	
	public void setStop(boolean stop) {
	  this.stop = stop;
	}
	
	public void run() {	
		while(!stop) {
			System.out.println("실행 중");
		}	
		System.out.println("자원 정리");
		System.out.println("실행 종료");
	}
}

exThread.setStop(true);

// 2. interrupt() 이용
// 단, 일시 정지 상태가 되지 않으면 의미가 없다.
public class EXThread extends Thread {
	public void run() {	
		try {
			while(true) {
				System.out.println("실행 중");
				Thread.sleep(1);
			}	
		} catch(InterruptedException e) {}
		
		System.out.println("자원 정리");
		System.out.println("실행 종료");
	}
}

exThread.interrupt();