ThreadSafe 2
지난 번 포스트에 이어 Thread Safe를 Java로 어떻게 구현하는지 알아보았다.
How to achieve thread-safety
4. Synchronized Collections
동기화 wrapper들을 이용하여 thread-safe한 콜렉션을 만들 수 있다.
Collection<Integer> syncCollection = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList<>());
Thread thread1 = new Thread(() -> syncCollection.addAll(Arrays.asList(1,2,3,4,5,6)));
Thread thread2 = new Thread(() -> syncCollection.addAll(Arrays.asList("a","b","c","d","e","f")));
thread1.start();
thread2.start();
synchronized 컬렉션은 각자 메소드에서 고유 로킹(intrinsic locking)을 한다는 것을 명심해야 한다.
이것은 메소드가 한 번에 하나의 스레드에서만 접근 가능하며, 다른 스레드는 unlock될 때까지 접근이 막힌다는 것을 의미한다. 따라서, 동기화는 synchhronized access의 기본적인 로직에 의해 성능상 불이익이 생긴다.
5. Concurrent Collections
synchronized collection을 대체하기 위해 concurrent collection을 사용할 수 있다.
Java에서는 ConcurrentHashMap과 같은 동시성을 지닌 collection들을 포함하는 java.util.concurrent 패키지를 제공한다.
Map<String,String> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();
concurrentMap.put("1", "one");
concurrentMap.put("2", "two");
concurrentMap.put("3", "three");
synchronized와는 다르게 concurrent collection은 데이터를 분할하는 방식(segment(부분) 잠금 방식)을 이용하여 thread-safety를 구현한다. 예를 들어, ConcurrentHashMap에서는 여러 스레드가 서로 다른 Map segment에서 락을 걸
수 있으므로, 여러 스레드가 하나의 Map에 동시에 접근이 가능하다.
synchronized collection과 concurrent collection은 collection 자체만을 thread-safe하게 만들 뿐이지 그 내용(요소)까지 thread-safe하게 만들지는 못한다.
6. Atomic Objects
Java에서 제공하는 Atomic Class를 이용하여 thread-safe한 코드를 구현할 수도 있다. Atomic class들은 동기화 없이 thread-safe한 Atomic operation(원자성 연산)을 제공한다. Atomic operation은 단 하나의 machine level operation이다.
atomic : DB에서 트랜잭션의 특성 중 하나인 atomicity(원자성)과 동일하다고 생각하면 된다. 하나의 원자 트랜잭션은 모두 성공하거나 모두 실패한다. => 하나의 연산은 모두 성공하거나 모두 실패한다.
atomic에 대해 다음의 예제를 보자.
public class Counter {
private int counter = 0;
public void incrementCounter() {
counter += 1;
}
public int getCounter() {
return counter;
}
}
두 개의 스레드가 동시에 incrementCounter() 메소드에 접근하여 race condition이 생겼다고 가정해보자.
이론적으로는 최종적으로 counter 필드의 값은 2가 되어야 한다. 그러나, 두 개의 스레드가 동시에 동일한 코드를 실행하고 증가연산(incrementation) 자체는 atomic하지 않기 때문이다.
public class AtomicCounter {
private final AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
public void incrementCounter() {
counter.incrementAndGet();
}
public int getCounter() {
return conter.get();
}
}
위처럼 AtomicInteger클래스를 이용하여 증가연산(++) 자체는 하나 이상의 연산을 거치지만, incrementAndGet은 atomic하게되어 thread-safe하게 구현할 수 있다.
7. Synchronized Methods
지금까지 봤던 접근방법들이 collection과 primitive에 좋은 방법이지만, 동시에 연산자체보다 많은 컨트롤을 요구한다.
thread-safety를 얻기 위한 또 다른 공통적인 접근법은 synchronized method를 구현하는 것이다.
간단하게 키워드를 쓰기만 하면, 단 하나의 thread만 synchronized method에 접근이 가능하고 동시에 다른 스레드의 접근은 막힌다. 먼저 들어간 thread가 작업을 끝내거나 예외가 발생하기 전까지 block은 유지된다.
public synchronized void incrementCounter(){
counter += 1;
}
Synchronized method는 “intrinsic locks” 또는 “monitor locks”이라고 불리우는 방법을 사용한다.(각각 고유 락, 모니터 락) 고유 락(Intrinsic lock)은 특정 클래스의 인스턴스와 관련된 암시적 내부 속성이다.(== 모든 객체가 고유 락을 갖고있다.)
스레드가 Synchronized 메소드를 호출하면 그 스레드는 고유 락을 얻게 된다. 스레드가 메소드 실행을 종료한 뒤에 락이 해제되므로 다른 스레드가 락을 얻어 메소드에 접근할 수 있다.