자바 스레드 프로그래밍

참조 : http://blog.eairship.kr/126(금지된 엑시노아의 비공정 블로그)

스레드란 무엇인가?

"프로그램의 실행 흐름, 프로그램을 구성하고 있는 실행 단위"라 말할 수 있다. 보통 메인 문에서 순차적으로 실행되는 루틴을 많이 다뤄왔는데 이 것은 싱글 스레드이다. 만약에 하나의 프로그램에서 여러 개의 작업을 동시에 수행하고 싶을 경우에는 멀티 쓰레드(Multi Thread)를 사용하면 된다.

스레드를 어떻게 사용하는지?, 어떻게 동작하는지?

(1) Thread 클래스 상속하는 방법

public class ThreadTest {
    
    public static class MultiThread extends Thread{
        private String name;
        
        public MultiThread(String name){
            System.out.println(getName() + "스레드가 생성되었습니다.");
            this.name = name;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0;i<10;i++){
                System.out.println(getName() + "(" + this.name + ")");
                try {
                    sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MultiThread mt1 = new MultiThread("Thread1");
        MultiThread mt2 = new MultiThread("Thread2");
        MultiThread mt3 = new MultiThread("Thread3");
        
        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();
    }
}

Thread-0스레드가 생성되었습니다.
Thread-1스레드가 생성되었습니다.
Thread-2스레드가 생성되었습니다.
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-0(Thread1)
Thread-0(Thread1)
Thread-2(Thread3)
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-1(Thread2)
Thread-0(Thread1)
Thread-0(Thread1)
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-0(Thread1)
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-0(Thread1)
Thread-1(Thread2)
Thread-0(Thread1)
Thread-2(Thread3)
Thread-2(Thread3)
Thread-0(Thread1)
Thread-1(Thread2)
Thread-2(Thread3)
Thread-1(Thread2)
Thread-0(Thread1)
Thread-0(Thread1)
Thread-2(Thread3)
Thread-1(Thread2)

Thread State

스레드의 상태는 다음의 형태로 변화됩니다.

Thread.State 값	설명
NEW	시작되지 않은 상태
RUNNABLE	실행 가능 상태
WAITING	대기 상태
TIMED_WAITING	스레드가 특정 시간동안 대기 상태
BLOCKED	스레드가 잠겨 있어 풀리기를 기다리는 상태
TERMINATED	스레드가 종료된 상태

(2) Runnable Interface를 이용하는 방법

public class ThreadTest {
    
    public static class MultiThread implements Runnable{
        private String name;
        
        public MultiThread(String name){
            System.out.println(name + "스레드가 생성되었습니다.");
            this.name = name;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "(" + this.name + ")");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MultiThread mt1 = new MultiThread("Thread1");
        MultiThread mt2 = new MultiThread("Thread2");
        MultiThread mt3 = new MultiThread("Thread3");
        Thread tr1 = new Thread(mt1);
        Thread tr2 = new Thread(mt2);
        Thread tr3 = new Thread(mt3);
        
        tr1.start();
        tr2.start();
        tr3.start();
    }
}

결과값은 동일!!

Runnable Interface를 사용하여 스레드를 구현하는 이유는 무엇일까? 

Java라는 언어의 특성 상 다중 상속이 되지 않는다. 하지만 인터페이스는 다중 상속이 된다. Thread클래스를 상속 받으면 다른 클래스를 상속받지 못하게 된다.

그래서 실제로 쓰레드를 사용할 때는 Runnable Interface를 주로 사용한다.

Thread의 우선순위

public class ThreadTest {
    
    public static class MultiThread implements Runnable{
        private String name;
        
        public MultiThread(String name){
            System.out.println(name + "스레드가 생성되었습니다.");
            this.name = name;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "(우선순위 : " + Thread.currentThread().getPriority() + ")");
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MultiThread mt1 = new MultiThread("Thread1");
        MultiThread mt2 = new MultiThread("Thread2");
        MultiThread mt3 = new MultiThread("Thread3");
        Thread tr1 = new Thread(mt1);
        Thread tr2 = new Thread(mt2);
        Thread tr3 = new Thread(mt3);
        
        tr1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        tr2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        tr3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        
        tr1.start();
        tr2.start();
        tr3.start();
    }
}

쓰레드는 우선 순위에 따라 실행을 우선시 합니다. 물론 출력해보면 꼭 예상되로 되지는 않더라구요.

즉, 우선 순위가 높은 스레드는 우선 순위가 자기보다 낮은 스레드보다 더 많이 실행되는 것입니다.

만약 동일한 우선순위의 스레드가 둘 이상 존재할 경우 CPU의 할당시간을 분배후 실행합니다. 가장 높은 우선 순위는 10, 

기본 우선 순위는 5, 가장 낮은 우선 순위는 1로 , 보통 스레드의 우선 순위는 5입니다. 스레드의 우선 순위를 변경하고 싶다면

setPriority()메소드를 사용하면 됩니다. 위의 코드가 그 예제입니다. 

Thread의 동기화

public class ThreadTest {
    
    public static class clsNumber{
        int num = 0;
        public void addNum(){
            num++;
        }
        public int getNum(){
            return num;
        }
    }
    
    public static class MultiThread implements Runnable{
        clsNumber number;
        
        public MultiThread(clsNumber cn){
            number = cn;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0;i<10000;i++){
                number.addNum();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        clsNumber number = new clsNumber();
        
        MultiThread mt1 = new MultiThread(number);
        MultiThread mt2 = new MultiThread(number);
        MultiThread mt3 = new MultiThread(number);
        Thread tr1 = new Thread(mt1);
        Thread tr2 = new Thread(mt2);
        Thread tr3 = new Thread(mt3);
        
        tr1.start();
        tr2.start();
        tr3.start();
        
        try {
            // join()메소드는 스레드가 끝날 때까지 기다린다.
            tr1.join();
            tr2.join();
            tr3.join();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println(number.getNum());
    }
}

결과는??

15380

결과는 30000이 나와야 되는데 15380이 나옵니다. 물론 매번 값도 다르고요. 이유는 무엇일까요?

동기화가 되지 않기 때문에 수행 도중 실행 권한이 다른 스레드로 넘어가서 제대로 된 결과값을 도출해 낼 수 없게 되는 것입니다. 동기화를 해주어야 합니다. 자바에서는 synchronized키워드를 통해 동기화를 가능하게 해줍니다.

동기화를 해준 코드

다음과 같이 synchronized 키워드를 addNum()메소드에 붙여주면 동기화를 지원해주게 됩니다.

public class ThreadTest {
    
    public static class clsNumber{
        int num = 0;
        public synchronized void addNum(){
            num++;
        }
        public int getNum(){
            return num;
        }
    }
    
    public static class MultiThread implements Runnable{
        clsNumber number;
        
        public MultiThread(clsNumber cn){
            number = cn;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0;i<10000;i++){
                number.addNum();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        clsNumber number = new clsNumber();
        
        MultiThread mt1 = new MultiThread(number);
        MultiThread mt2 = new MultiThread(number);
        MultiThread mt3 = new MultiThread(number);
        Thread tr1 = new Thread(mt1);
        Thread tr2 = new Thread(mt2);
        Thread tr3 = new Thread(mt3);
        
        tr1.start();
        tr2.start();
        tr3.start();
        
        try {
            // join()메소드는 스레드가 끝날 때까지 기다린다.
            tr1.join();
            tr2.join();
            tr3.join();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println(number.getNum());
    }
}

30000