Dev Study #2 (feat. JAVA)

 

 

[자바 언어로 배우는 디자인 패턴 입문] 도서를 읽고 공부한 내용입니다.

 

 

 

UML (Undefined Modeling Language)

시스템을 시상화하는 방법이나 설계를 문서화하기 위한 표현 방법 (ex. 클래스 다이어그램)

 

 

쓰레드 (Thread)

프로그램을 실행하고 있는 주체

 

 

싱글 쓰레드 프로그램 (Single Thread Program)

프로그램 처리가 하나의 흐름으로 이어지는 프로그램

어떤 시점에 실행되고 있는 처리는 하나이다.

 

 

메인 쓰레드 (Main Thread)

명령어 줄에서 지정한 클래스의 main 메소드를 실행

 

 

멀티 쓰레드 프로그램 (Multithreaded Program)

복수의 쓰레드가 동작하는 프로그램 (자바는 default 로 멀티 쓰레드 적용되어 있다.)

 

 

 

Thread 클래스

• run 메소드 : 새로운 쓰레드가 기동되면 run 메소드 호출

public class PrintThread extends Thread {
    private String msg;
    public PrintThread(String msg){
    	this.msg = msg;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i< 10000; i++){
           System.out.print(msg);
        }
    }
}

 

• start 메소드 : 새로운 쓰레드 기동

public class Main {
	public static void main(String[] args){
    	MyThread t = new MyThread();
        t.start();
        for(int i = 0; i < 10000; i++){
        	System.out.print("Good!");
        }
    }
}

 

 

쓰레드 기동 방법

• Thread 클래스의 서브 클래스 (run, start) 인스턴스를 사용 (위의 예시 참고)
• Runnable 인터페이스의 구현 클래스 인스턴스를 사용

 

Thread 서브 클래스 사용

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        new PrintThread("Good!").start();
        new PrintThread("Nice!").start();
    }
}

 

• start 메소드를 호출하기 전까지는 인스턴스는 만들어지고 있더라도 쓰레드는 기동하지 않는다.

 

 

Runnable 인터페이스 사용

public interface Runnable {
     public abstract void run();
}

public class Printer implements Runnable {
     private String msg;
     public Printer(String msg){
           this.msg = msg;
     }
     public void run() {
          for (int i = 0; i < 10000; i++){
              System.out.print(msg);
          }
     }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args){
         new Thread(new Printer("Good!")).start();
         new Thread(new Printer("Nice!")).start();
    }
}

 

• Runnable 인터페이스에서 run 메소드 구현
• Printer 클래스에서 Runnable 인터페이스를 참조하여 run 메소드를 완성하고 start 메소드로 쓰레드 기동

 

 

Thread 일시 정지

sleep 메소드

• Thread.sleep(1000) : 약 1000 밀리 초 (= 1초) 간 현재 쓰레드 일시 정지
• try-catch 문 안에서 사용 -> interruptedException 예외 처리
• interruptedException : 쓰레드 처리를 취소하기 위해서 쓰이는 예외 처리

 

 

Thread 배타 제어

쓰레드 A 와 쓰레드 B 가 병행해서 동작하는 경우, 쓰레드 A 의 처리 사이에 쓰레드  B 의 처리가 끼어들게 될 가능성이 있다.

이렇듯 하나의 쓰레드가 어떤 처리를 실행하고 있을 때 다른 쓰레드는 그 부분을 실행할 수 없도록 제어할 필요가 있는데 이를 배타 제어 (상호 배타, synchronized) 라고 한다.

 

 

synchronized 메소드 (= 동기 메소드)

메소드에 synchronized 를 붙여서 선언하면 해당 메소드는 하나의 쓰레드로 동작하게 된다.

한 번에 하나의 쓰레드만 실행시킬 수 있다.

 

public class Bank {
    private int money;
    private String name;
    
    public Bank(String name, int money){
       this.name = name;
       this.money = money;
    }
    
    // 입금
    public synchronized void deposit(int m){
       money += m;
    }
    
    // 출금
    public synchronized boolean withdraw(int m){
       if (money >=m ){
          money -= m;
          return true;  // 인출 가능
       } else {
          return false; // 인출 불가 (잔고 부족)
       }
    }
    
    public String getName(){
       return name;
    }
}

 

• deposit 메소드와 withdraw 메소드는 synchronized 메소드로 한 번에 하나의 쓰레드만 실행가능하므로 현재 실행되고 있는 쓰레드가 있으면 다른 쓰레드는 대기해야 한다. (쓰레드가 실행을 완료할 때까지 synchronized 메소드에 락이 걸린다.)
• synchronized 가 아닌 메소드에 관해서는 동시에 두 개 이상의 쓰레드를 실행할 수 있다.

 

 

synchronized 한 클래스 메소드 / synchronized 블록

// synchronized 한 인스턴스 메소드 (블록)

class Something {
	static synchronized void method() {
        ...
    }
}

class Something {
      void method() {
         synchronized (this){
            ...
         }
    }
}



// synchronized 클래스 메소드

class Something {
	static void method() {
        synchronized (Something.class){
           ...
        }
    }
}

 

• synchronized 한 인스턴스 메소드에서는 쓰레드의 배타 제어를 위해 this 의 락이 사용된다.
• synchronized 클래스 메소드에서는 쓰레드의 배타 제어를 위해 해당 클래스의 클래스 객체 락이 사용된다.

 

 

 

Thread 의 협조

wait 셋 (쓰레드 대합실)

• 해당 인스턴스의 wait 메소드를 실행한 후 동작을 정지하고 있는 쓰레드의 집합
• 모든 인스턴스는 wait 셋을 가진다.
• wait 메소드를 실행하면 동작을 일시정지 한 쓰레드가 wait 셋에 들어가서 무언가 발생하기 전까지 계속 있는다.

 

 

wait 메소드 _ 쓰레드를 wait 셋에 넣는다.

// 쓰레드가 인스턴스 obj 의 wait 셋에 들어간다. (= 쓰레드가 obj 상에서 wait 하고 있다.)
obj.wait();

// 인스턴스 메소드 안에 wait 메소드가 있으면 쓰레드는 this 의 wait 셋에 들어가서 this 상에 wait 하게 된다.
wait(); 
// this.wait();

• wait 메소드를 실행하기 위해서는 쓰레드가 락을 가지고 있어야 한다.
• 그러나 wait 셋에 들어갈 때 쓰레드는 해당 인스턴스의 락을 해제한다.

 

notify 메소드 _ 하나의 쓰레드를 wait 셋에서 꺼낸다. (깨운다)

// obj 의 wait 셋에 있는 쓰레드 하나를 꺼낸다.
obj.notify();

• 어떤 인스턴스의 wait 셋에 있는 쓰레드 중에서 하나를 선택하여 꺼낸다.
• notify 메소드를 실행하기 위해 wait 메소드와 마찬가지로 쓰레드가 불러낸 인스턴스의 락을 가지고 있어야 한다.
• 순서 : wait 셋에서 쓰레드 A 가 나옴 -> notify 를 실행시킨 쓰레드 B 가 락을 해제 -> 쓰레드 A 가 락을 가지게 되고 wait 다음 순서로 넘어감

 

notifyAll 메소드 _ 모든 쓰레드를 wait 셋에서 꺼낸다. (깨운다)

// wait 셋에 있는 모든 쓰레드를 wait 셋에서 꺼낸다.
// obj 라는 인스턴스의 wait 셋 속에 있던 쓰레드들 전원을 흔들어 깨운다.

obj.notifyAll();

// 해당 메소드의 인스턴스(this) wait 셋 속에 있는 쓰레드들을 모두 wait 셋에서 꺼낸다.
notifyAll(); // this.notifyAll();

 

락을 가지고 있지 않은 쓰레드가 wait, notify, notifyAll 메소드를 불러내면?

• 예외 java.lang.IllegalMonitorStateException 이 던져진다.