[Java] Thread
Java프로세스 Process
실행 중인 프로그램(Program).
프로그램을 수행하는 데 필요한 데이터와 메모리 등의 자원, 쓰레드로 구성되어 있다.
최소 하나 이상의 쓰레드가 존재한다.
싱글쓰레드 프로세스 (Single-Threaded Process)
하나의 쓰레드를 가진 프로세스.
두 개 이상의 작업을 처리할 때 한 작업을 마친 후에 다른 작업을 시작한다.
싱글 코어는 단순히 CPU만을 사용하는 계산 작업에 효율적이다.
public class Test {
public static void main(String[] args) {
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.printf("-");
}
System.out.printf("Time : " + (System.currentTimeMillis() - start));
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.printf("|");
}
System.out.printf("Time2 : " + (System.currentTimeMillis() - start));
}
}--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Time : 67||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||Time2 : 78멀티쓰레드 프로세스 (Multi-Threaded Process)
둘 이상의 쓰레드를 가진 프로세스.
두 개 이상의 작업을 처리할 때 번갈아 가면서 작업을 수행한다.
이 때 쓰레드간의 작업 전환에 시간이 걸리기 때문에 싱글쓰레드 보다 작업 시간이 더 걸릴 수 있다.
쓰레드들이 서로 다른 자원을 사용해서 작업할 때 효율적 → 한 쓰레드가 작업 중이면 다른 쓰레드는 대기한다.
- 싱글 코어
병행(Concurrent). 작업이 절대 겹치지 않는다.
- 멀티 코어
병렬(Parallel). 쓰레드가 동시에 수행될 수 있어 작업이 겹치는 부분이 발생한다.
화면(Console)이라는 자원을 놓고 두 쓰레드가 경쟁하게 된다.
public class Test { // (Multi-Core, Multi-Thread)
static long startTime = 0;
public static void main(String[] args) {
ThreadEx t = new ThreadEx();
t.start();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.printf("-");
}
System.out.printf("tiem2 : " + (System.currentTimeMillis() - start));
}
}
class ThreadEx extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.printf("|");
}
System.out.printf("tiem : " + (System.currentTimeMillis() - Test.startTime));
}
}----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||tiem2 : 93tiem : 1518921785720- 불확실성
OS의 프로세스 스케줄러의 영향을 받아 매 순간 상황에 따라 프로세스에게 할당되는 실행시간이 일정하지 않다.
- 용어
- 작업 전환(Context Switching) : 현재 진행 중인 작업의 상태(다음에 실행해야할 위치(PC, 프로그램 카운터) 등의 정보)를 저장하고 읽는 것.
- 대기 시간 : 한 쓰레드가 화면에 출력하고 있는 동안 다른 쓰레드는 출력이 끝나기를 기다린다.
쓰레드 Thread
프로세스의 자원을 이용해서 실제로 작업을 수행하는 것.
독립적인 작업을 수행하기 위해 개별적인 메모리 공간(호출스택)을 필요로 한다.
→ 프로세스의 메모리 한계에 따라 생성할 수 있는 쓰레드의 수가 결정된다.
실행 중인 사용자 쓰레드가 하나도 없을 때 프로그램은 종료된다.
- 불확실성
JVM의 쓰레드 스케줄러에 의해 어떤 쓰레드가 얼마동안 실행될 것인지 결정되기 때문에 쓰레드에게 할당되는 시간이 일정하지 않다.
JVM의 종류에 따라 쓰레드 스케줄러의 구현 방법이 다를 수 있다.
멀티쓰레딩 Multi-Threading
하나의 프로세스 내에서 여러 쓰레드가 동시에 작업을 수행하는 것.
- 장점
CPU의 사용률을 향상시킨다.
자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
사용자에 대한 응답성이 향상된다.
작업이 분리되어 코드가 간결해진다.
- 단점
동기화(Synchronization) : 자원을 공유하면서 작업하기 때문에 서로의 작업에 영향을 줄 수 있다.
교착 상태(Deadlock) : 두 쓰레드가 자원을 점유한 상태에서 서로 상대편이 점유한 자원을 사용하려고 기다리느라 진행이 멈춰있는 상태.
구현 1. Thread 클래스를 상속 받는다.
다른 클래스를 상속받을 수 없게 되기 때문에 잘 쓰이지 않는다.
public class Test extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
}
}import java.util.logging.Logger;
public class Test extends Thread {
Logger logger = Logger.getLogger(Test.class.getName());
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
logger.info("Thread Name : " + getName()); // 쓰레드의 이름을 반환
} // 쓰레드의 이름을 지정하지 않으면 'Thread-번호'의 형식으로 이름이 정해진다.
}
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
test.start();
}
}2월 18, 2018 11:52:22 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0
2월 18, 2018 11:52:23 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-0구현 2. Runnable 인터페이스를 구현한다.
run()만 정의되어 있는 간단한 인터페이스로, 일반적으로 쓰이는 방법이다.
재사용성(Reusability)이 높고, 코드의 일관성(Consistency)을 유지할 수 있다.
public interface Runnable {
public abstract void run();
}쓰레드를 사용할 때, 구현한 클래스의 인스턴스를 생성한 후, 그 인스턴스를 Thread 클래스 생성자의 매개변수로 제공해야 한다.
Thread 클래스의 메서드를 사용할 경우, Thread 클래스의 static 메서드인 currentThread()를 호출하여 쓰레드에 대한 참조를 얻어와야 한다.
import java.util.logging.Logger;
public class Test implements Runnable {
Logger logger = Logger.getLogger(Test.class.getName());
public static void main(String[] args) {
Runnable r = new Test();
Thread t = new Thread(r);
t.start();
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
logger.info("Thread Name : " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
2월 18, 2018 11:57:10 오전 blog.Test run
정보: Thread Name : Thread-1
start()
쓰레드를 실행한다.
실행 대기중인 쓰레드가 하나라도 있으면 실행 대기 상태에 있다가 자신의 차례가 되어야 실행된다.
새로운 쓰레드가 작업을 실행하는 데 필요한 호출 스택을 생성한 후, run()을 호출하여 생성된 호출 스택에 첫번째로 올라가게 한다.
한번 실행이 종료된 쓰레드는 다시 실행할 수 없다.
Thread t = new Thread(new Test());
t.start();
// t.start(); error
t = new Thread(new Test());
t.start();- run()
생성된 쓰레드를 실행시키는 것이라 착각할 수 있는데, 클래스에 선언된 메서드를 호출하는 것일 뿐이다.
- Main Thread
main 메서드의 작업을 수행하는 것.
프로그램을 실행하면 기본적으로 하나의 쓰레드를 생성하고, 그 쓰레드가 main 메서드를 호출해서 작업이 수행되도록 한다.
데몬 쓰레드 Daemon Thread
일반 쓰레드(데몬 쓰레드가 아닌 쓰레드)의 작업을 돕는 보조적인 역할을 수행하는 쓰레드.
무한 루프와 조건문을 이용해서 실행 후 대기하고 있다가 특정 조건이 만족되면 작업을 수행하고 다시 대기하도록 작성한다.
일반 쓰레드가 모두 종료되면 강제적으로 자동 종료된다.
데몬 쓰레드가 생성한 쓰레드는 자동적으로 데몬 쓰레드가 된다.
- 작성과 실행
일반 쓰레드와 동일하게 생성한 후 실행하기 전에 setDaemon(true)를 호출하면 된다.
public final void setDaemon(boolean on) // 쓰레드를 데몬 쓰레드 또는 사용자 쓰레드로 변경
public final boolean isDaemon() // 쓰레드가 데몬 쓰레드인지 확인. 데몬 쓰레드면 true 반환
Thread t = new Thread();
t.setDaemon(true);
t.start();setDaemon 메서드는 바드시 start()를 호출하기 전에 실행되어야 한다.
그렇지 않으면 IllegalThreadStateException이 발생한다.
- Example
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.logging.Logger;
public class Test {
public static final Logger logger = Logger.getLogger(Test.class.getName());
public static void main(String[] args) {
ThreadEx1 t1 = new ThreadEx1("Tread1");
ThreadEx2 t2 = new ThreadEx2("Tread2");
t1.start();
t2.start();
}
}
class ThreadEx1 extends Thread {
ThreadEx1(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
try {
sleep(5 * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class ThreadEx2 extends Thread {
ThreadEx2(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
Map map = getAllStackTraces();
Iterator it = map.keySet().iterator();
int x = 0;
while (it.hasNext()) {
Object obj = it.next();
Thread t = (Thread) obj;
StackTraceElement[] ste = (StackTraceElement[]) (map.get(obj));
Test.logger.info("[" + ++x + "] name : " + t.getName() + ", group: " + t.getThreadGroup().getName() + ", daemon: " + t.isDaemon());
for (int i = 0; i < ste.length; i++) {
Test.logger.info(ste[i] + "");
}
Test.logger.info(" ");
}
}
}2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [1] name : Tread1, group: main, daemon: false
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Thread.sleep(Native Method)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: blog.ThreadEx1.run(Test.java:28)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [2] name : Signal Dispatcher, group: system, daemon: true
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [3] name : Tread2, group: main, daemon: false
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Thread.dumpThreads(Native Method)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Thread.getAllStackTraces(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: blog.ThreadEx2.run(Test.java:42)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [4] name : Finalizer, group: system, daemon: true
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Object.wait(Native Method)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [5] name : Reference Handler, group: system, daemon: true
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Object.wait(Native Method)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.Object.wait(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Unknown Source)
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [6] name : DestroyJavaVM, group: main, daemon: false
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보:
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: [7] name : Attach Listener, group: system, daemon: true
2월 18, 2018 12:01:13 오후 blog.ThreadEx2 run
정보: getAllStackTraces()를 이용하면 실행 중 또는 대기 상태, 즉 작업이 완료되지 않은 모든 쓰레드의 호출스택을 출력할 수 있다.
JVM은 프로그램 실행시 가비지 컬렉션, 이벤트 처리, 그래픽 처리와 같이
프로그램이 실행되는 데 필요한 보조작업을 수행하는 데몬 쓰레드들을 자동적으로 생성해서 실행시킨다.
이들은 System Thread 또는 Main Thread Group에 속한다.
참고 서적: 자바의 정석 3판 2
