[lesson] Java 프로그래밍 언어

지금까지 하나의 내용을 처리만 했는데 한번에 여러개를 처리하고 싶을땐 어떻게 해야할까요?

바로 오늘 배우는 스레드를 알게된다면 조금은 알게 될 것 같아요~

스레드를 배우기 전에 프로그램, 프로세스부터 알아볼까요?

<프로그램 vs 프로세스 vs 스레드>

프로그램

- 아직 실행되지 않은 상태

- 소스코드로 잘 짜여진 틀, 명령어의 집합

프로세스

- 실행된 프로그램

- 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는 작업의 단위

- JAVA는 운영체제가 바로 실행시켜주지 않고 JVM에 의해 실행되기 때문에 JVM으로부터 시스템 자원을 할당받는다.

(자바는 이식성이 좋기 때문에 운영체제에 맞게 유동적으로 돌아갈 수 있도록 해놓음)

스레드

- 프로세스 처리 경로

- 전적으로 JVM에 의해 스케줄링 된다.

<단일스레드와 멀티스레드>

- 단일 스레드
처리 경로를 한 개만 가지고 있기 때문에 직렬적이다.
동시에 많은 양을 처리하기 힘들기 때문에 상대적으로 비효율적이다.
하지만 하나의 작업에 문제가 발생하더라고 다른 작업에는 영향을 끼치지 않으며, 안정성이 보장된다.

설계도 멀티 스레드에 비해 쉽다.

- 멀티 스레드

하나의 프로세스를 동시에 처리하는 것처럼 보이지만 사실은 매우 짧은 단위로 분할해서 차례로 처리한다.

여러개의 처리 경로를 가질 수 있도록 하며, 동시 작업이 가능해진다.
설계하기 굉장히 어려우며, 하나의 쓰레드 문제 발생 시 모든 스레드에 문제가 발생하게 된다.
java 웹 개발 시 사용되는 웹서버가 대표적인 멀티 쓰레드이다.
멀티 스레드로 설계했다면, 처리량 증가, 효율성 증가, 처리비용 감소의 장점이 있기 때문에
단점을 감수하고 설계하는 편이다.

<교착상태>

멀티스레드의 골칫덩어리 - 교착상태(DeadLock)
멀티 스레드 중 스레드 간에 대기 상태가 종료되지 않아서 무한정 대기만 하는 비정산적인 상태
교착생태인지를 판단했다면 전체 스레드를 깨워주거나 하나의 스레드를 종료시켜주면 교착상태가 해결된다.

< 멀티 스레드 구현 방법>

1. Thread 클래스 상속

2. Runnable 인터페이스 지정

★Point! 여기서의 핵심은 1. run메소드의 재정의, 2. 상속은 하나만 받을 수 있는데 클래스로 상속을 받을 것인지!

// Thread 클래스 상속하여 멀티스레드 구현

public class Thread1 extends Thread{
	String data;
	
	public Thread1() {;}
	public Thread1(String data) {
		super();
		this.data = data;
	}
	
    //Thread 클래스의 run메소드를 오버라이딩하여 기능을 넣어준다.
	@Override
	public void run() {

		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(data);
	// sleep 시간동안 인터럽트가 일어난다. 
	// 그 인터럽트에 대한 오류를 처리하기 위해 try - catch문을 사용한다.
            try {
            // sleep(마이크로초) : 1초는 1000으로 기준!
				sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
}

// Runnable 인터페이스로 멀티스레드 구현

public class Thread2 implements Runnable{
	// Runnable의 run메소드를 재정의하여 기능 구현
    @Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
	// 스레드의 sleep상태에서 인터럽트가 일어나기 때문에
    // Thread로 구현했을때와같이 try - catch문을 사용하여 오류를 제어한다.
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

}

<동기화>

하나의 스레드가 실행 중일 때 다른 쓰레드가 동시에 같은 필드를 사용하지 못하게 되는것으로, 각 쓰레드를 제어할 수 있게 됩니다.

멀티스레드 구현 시 자원의 특정 부분만 하나씩 처리하고 싶은때 사용합니다. 선언방식은

1. synchronized(mutex){...}로 메소드처럼 만들어주어 일부 소스코드만 동기화를 걸어줍니다..

2. synchronized 키워드를 사용한 메소드에 걸어주어 메소드 전체에 동기화를 걸어줍니다.

public class ATM implements Runnable{
	int money= 10000;
	
    // Runnable의 run메소드 오버라이딩
	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			withdraw(1000);
			try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {;}
		}
	}
	
    // 일부 소스만 동기화시킬때 사용하는 메소드
	synchronized void use() {
		// 일부 소스를 동기화 할때 
		// 이부분(임계영역)에 코드를 작성하여 동기화를 해준다.
	}
	
    // 일반 메소드에 동기화 키워드를 걸어 동기화를 걸어준다.
	public synchronized void withdraw(int money) {
		synchronized (this) {
			this.money -= money;
		}
		System.out.println();
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "이(가) " + money + "원 출금");
		System.out.println("현재 잔액 : " + this.money + "원");
	}
}

// Gs25에서 엄마와 아들이 동시에 하나의 계좌에서 돈을 꺼내기!
public class Gs25 {
	public static void main(String[] args) {
		// ATM 객체 생성
        ATM atm = new ATM();
		
        // ATM의 객체를 공유한다.

		Thread mom = new Thread(atm,"엄마");
		Thread sun = new Thread(atm,"아들");

        // thread의 run에서 사용하는 withdraw메소드에 싱크를 걸어주었기 때문에
        // start를 걸어도 동시에 사용되지 않고, 하나씩 사용하게 된다.
		mom.start();
		sun.start();
	}
}

+) thread는 main이 끝나도 따로 작동하기 때문에 안에서 끝나는 것이 아니면 프로그램이 끝날 때까지 꺼지지 않는다.

+) thread의 상태제어

1. join : 우선순위를 줄때는 join으로 실행한다.

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread();

t1.start();
t1.join();

t2.start();

// 라고 되어있으면 t1이 우선순위가 높기 때문에 t1을 먼저 실행완료 시키고 t2가 실행된다.

/*
* 주의사항! 
* 모두를 start를 걸거 join을 건다면 작동속도가 빠르기 때문에
* join이 걸리기 전 thread가 완료 될수있다.
*
* 그러므로 join이 필요하다면 
* thread start()를 사용후 바로 join()걸어주고 다른 스레드 작업을 해야한다.
*/

// 입력의 예시는 1 3 2 순으로 입력함을 알고 코드를 보시기 바랍니다.

// 스레드 기본 기능 선언
public class ThreadTask implements Runnable{
	모든 TreadTask의 타입은 cnt를 공유한다.
    public static int cnt;
	
    // 기본생성자
    // ;를 삽입한 이유는 일부러 비워 놓았다는 의미 (개발자들끼리 알아보기 위한 신호!)
	public ThreadTask() {;}

	public void printFirtst(Runnable first) {
		first.run();
	}

	public void printSecond(Runnable second) {
		second.run();
	}

	public void printThird(Runnable thrid) {
		thrid.run();
	}
	
    // switch는 thread의 이름에 따라 작동 방법을 정한다.
    // 들어온 순서의 thread이름은 1, 3, 2순서이고, cnt는 모두 공유하는 static 타입으로
    // 1번 스레드 first, 2번 스레드 third, 3번 스레드 second라고 출력된다.
	
    // run메소드 오버라이딩
    @Override
	public void run() {
		String name = Thread.currentThread().getName();
		switch(name) {
		case "1":
        	// Runnable 인터페이스 람다식 사용
        	// printFirst(Runnable Type)에서 Runnable은 @FunctionalInterface이므로
            // 하나의 추상메소드(run메소드)만 가지고 있으므로 람다식 사용이 가능하다.
            // 고로 () -> ~~~ 이것으로 runnable의 run메소드를 오버라이딩 할수 있다.
			printFirtst(()->System.out.println(++cnt +"번 쓰레드 first"));
			break;
		case "2":
			printSecond(()->System.out.println(++cnt +"번 쓰레드 second"));
			break;
		case "3":
			printThird(()->System.out.println(++cnt +"번 쓰레드 third"));
			break;
		}
	}
}





// 실행 메소드
import java.util.Scanner;

public class ThreadMain {
	public static void main(String[] args) {
//		
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		int[] arInput = new int[3];
		
		Thread[] arThread = new Thread[3];
		ThreadTask tt = new ThreadTask();
		
		for (int i = 0; i < arThread.length; i++) {
			arThread[i] = new Thread(tt);
		}
		
        // 몇번스레드를 먼저 실행시킬지 순서를 정해준다.
        // 예) 1 3 2
		System.out.println("입력 : ");
		for (int i = 0; i < arInput.length; i++) {
			arInput[i]= sc.nextInt();
            // 순서를 정해주고, 그 순서에 이름을 입력한 순서의 이름으로 지정해준다.
            // arThread[0]의 이름은 1
            // arThread[1]의 이름은 3
            // arThread[2]의 이름은 2
			arThread[i].setName(arInput[i] + "");
		}
		
		for (int i = 0; i < arThread.length; i++) {
        	// 이름이 1인 스레드, 3인 스레드, 2인 스레드 순으로 작동한다.
			arThread[i].start();
            // 시작 순서대로 join을 걸어준다.
            // 동시에 start를 해도 join이 걸려있기 때문에
            // 시작 순서대로 스레드가 작동한다.
			try {arThread[i].join();} catch (InterruptedException e) {;	}
		}
	}
}

2. wait : 스레드를 Runnable 상태에서 waiting 상태로 변경

※ Point! 모든 스레드가 wait걸리면 작동에 문제가 생기기 때문에 문제가 생긴다. (교착상태)

-> notify/notifyAll로 스레드를 모두 깨워준다.

3. notify / notifyAll : (특정/모든) 스레드를 깨운다

( 바로 실행이 아닌 실행중인 스레드가 있을수 있기 때문에 blocked 상태로 만들어주고 현재 작동중인 스레드가 끝나면 runnable상태로 변경된다.)

+) 스레드 종료 방법

1. 필드에 boolean타입의 변수를 선언하고 run안에 있는 반복문에 해당 변수가 true일때 break하도록 설계
2. sleep()을 사용한다면 일시정지한 상태에서 InterruptedException을 발생시켜줌으로써 예외처리로 종료
    ※ 스레드객체.interrupt()를 사용하면 일시정지 상태에서 예외 발생
3. wait(), join을 사용한 로직이라면, sleep()을 사용한 후 종료를 진행해야하고,
   만약 위의 메소드를 사용하지 않는 로직이라면, sleep()을 사용하지 않아도 종료가 가능하다.
   ※ 스레드객체.interrypt()를 사용하면 Thread.interrupted()의 상태가 true로 변경된다.

'프로그래밍 공부 > Java' 카테고리의 다른 글

[lesson] Java 프로그래밍 언어 - JDBC (0)	2021.08.22
[lesson] Java 프로그래밍 언어 - 파일 입출력 (0)	2021.08.11
[lesson] Java 프로그래밍 언어 - Collection (0)	2021.08.04
[lesson] Java 프로그래밍 언어 - Object , Wrapper Class (0)	2021.07.30
[lesson] Java 프로그래밍 언어 - API (0)	2021.07.30

세상 바쁜 거북이

[lesson] Java 프로그래밍 언어 - 스레드(Thread)

'프로그래밍 공부 > Java' 카테고리의 다른 글

티스토리툴바

[lesson] Java 프로그래밍 언어 - 스레드(Thread)

'프로그래밍 공부 > Java' 카테고리의 다른 글

관련글

티스토리툴바