스레드 동기화2 - volatile, Atomic

참고 : 이펙티브자바  (규칙66 변경 가능 공유 데이터에 대한 접근은 동기화하라)

이펙티브자바에서는
스레드를 중지할때 Thread.stop() 함수를 사용하지 말라고 강조한다.
뭔가 안전하지 않다는 이유다.
대신 반복문으로 이를 해결하라고 당부한다.


반복문으로 실행하는 스레드

예를들어,
스레드를 하나 생성하여 실행한다.
외부에서 스레드의 실행조건(반복문)을 변경하고자 한다.
스레드는 실행조건이 변경을 감지하고 실행을 종료한다.

public class D  {

    private static boolean stopRequested=false;

    private static void requestStop(){
        stopRequested = true;
    }

    private static boolean stopRequested(){
        return stopRequested;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread backThread = new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int i=0;
                System.out.println(2);
                while(!stopRequested)
                    i++;
                System.out.println(4+"/"+i);
            }
        });

        backThread.start();
        System.out.println(1);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(3);
        stopRequested = true;

    }
}

결과

1
2
3

4와 오지게 호출됬던 i가 몇까지 올라갔는지 확인하지 못했다.
main스레드가 변경한값을 backThread가 보지 않고있다는 증거이다.


동기화

이문제는 동기화로 해결 할 수 있다.
자원에 접근하는 함수들을 동기화 한다.

public class E {

    private static boolean stopRequested;

    private static synchronized void requestStop(){
        stopRequested = true;
    }
    private static synchronized boolean stopRequested(){
        return stopRequested;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread backThread = new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int i=0;
                System.out.println(2);
                while(!stopRequested())
                    i++;
                System.out.println(4+"/"+i);
            }
        });

        backThread.start();
        System.out.println(1);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(3);
        requestStop();
    }
}

결과

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3
4/36251944

책에서는
쓰기메서드(requestStop)만 동기화하는것은 충분하지 않고,
두 함수 모두 동기화해야된다고 한다.
하지만 실제로 읽기메서드(stopRequested)만 동기화해도
정상적으로 실행은 된다.
단 쓰기메서드만 동기화 했을시에는 원하는 결과를 얻지 못한다.


volatile

이번예제에서 가장 적합한 방법이다.
공유자원을 volatile로 선언해주면
스레드는 무조건 가장 최근의 값을 읽도록 보장한다.
syncronized를 사용하지 않고 동기화를 할 수 있다는 것이다.

private static boolean stopRequested;

1
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3
4/1607704186

결과는 나오는데, i값이 동기화를 사용했을때보다 45배정도 증가했다.
속도에서는 volatile 이라는 놈이 분명한 단점을 가지고 있을듯 하다.

volatile을 사용할때 주의해야 할것이 있다.

volatile int a = 0;

public work(){
   a--;
}

volatile을 가장 최근의 값을 가져온다.
그런데 만약 '--' 나 '++' 같은 원자적이지 않는 함수를 실행할때 문제가 생길 수 있다.
원자적이라는 말은한번에 한가지일만 하고, 부가적일은 하지 않는 다는 얘기다.

여기서 'a--'는 내부적으로 두가지일을 한다.
1. 현재 a의 값을 읽는다.
2. 읽은값에 1을 빼서 다시 기록한다.

즉 첫번째 스레드가 --작업을 채 마치기전에
두번째 스레드가 들어와서 a를 읽으면
두스레드는 같은 값을 가지게 되어 원하는 결과를 얻지 못한다.

이처럼 원자적이지 못한 일들을 처리할떄는 반드시
명시적으로 동기화선언을 해주어야 한다.

Atomic클래스

이럴떄 synchronized를 사용하지 않고 동기화를 할 수 있는 방법이 또 있다.
이전(스레드 동기화1 - syncronized)에 작성했던
공유자원클래스였던 A를 조금 수정해봤다.

int를 없애고 대신에 AtomicInteger를 사용했다.
눈치챘을수도 있지만 Integer말고도 타입은 Long, Array 등등 여러가지가 있다.

public class A {

    private static AtomicInteger a ;
    A(){
        a=new AtomicInteger(15);
    }
    public void work(){
        //a--;
        a.decrementAndGet();
    }
    public AtomicInteger getA(){
        return a;
    }

}

이전 예제로
결과는 10번정도 돌려봤는데

Thread0/13
Thread1/13
Thread3/12
Thread4/11
Thread2/10
Thread1/8
Thread0/8
Thread3/7
Thread4/6
Thread2/5
Thread0/3
Thread3/2
Thread1/4
Thread2/1
Thread4/0

매번 이렇게 나오지는 않았지만,
정상적으로 0이 매번 출력되었다.


결론

스레드를 사용할때 공유자원이 있다면 반드시 동기화작업이 선행되어야 한다.
Synchromized는 가장 확실한 방법일 수는 있지만
상황에 맞춰서 volatile이나 Atomic 클래를 활용해서
보다 유연하게 사용할 수 있다.


예제파일 : https://gist.github.com/ch7895/39b13b8d80128457fdb8