Chapter 12-1. 멀티 스레드(1)

멀티 스레드

 

프로세스(process)

• 실행중인 하나의 애플리케이션
• 운영체제로부터 실행에 필요한 메모리를 할당받아 애플리케이션의 코드를 실행하는 것

 

스레드(thread)

• 프로세스 내부에서의 코드 실행 흐름

 

멀티 프로세스(multi process)

하나의 애플리케이션은 멀티 프로세스를 만들기도 하는데,

예를 들어 메모장을 2개 열어 작성한다면 2개의 메모장 프로세스 즉, 멀티 프로세스가 생성된 것

멀티 태스킹(multi tasking)

비슷한 의미로, 두 가지 이상의 작업을 동시에 처리하는 걸 멀티 태스킹이라고 하는데

운영체제는 멀티 태스킹을 할 수 있도록 CPU 및 메모리 자원을 프로세스마다 적절히 할당해주고, 병렬로 실행시킨다

음악을 들으며 워드로 문서 작성하는 것을 예로 들 수 있다.

 

하지만, 멀티 태스킹과 멀티 프로세스는 완전히 같진 않은데

애플리케이션 중에는 한 프로세스 내에서 멀티 태스킹을 할 수 있는 것도 있기 때문

메신저를 예로 들 수 있는데 메신저는 채팅 기능을 제공하면서 동시에 파일 전송 기능을 수행하기도 한다

이처럼 하나의 프로세스가 두 가지 이상의 작업을 처리하게 하기 위해서는 멀티 스레드를 사용

 

 

스레드

• 한 가지 작업을 실행하기 위해 순차적으로 실행할 코드를 실처럼 이어놓은 것

멀티 프로세스에서 각 프로세스는 서로 독립적이라

한 프로세스에서 오류가 발생해도 다른 프로세스에 영향을 미치지 않는데,

 

멀티 스레드는 하나의 프로세스 내부에 생성되기 때문에 각 스레드는 다른 스레드에 영향을 미친다

멀티 스레드의 다양한 쓰임

• 대용량 데이터의 처리 시간을 줄이기 위해 데이터를 분할해서 병렬로 처리할 때
• UI를 갖고 있는 애플리케이션에서 네트워크 통신을 하기 위해
• 다수 클라이언트의 요청을 처리하는 서버를 개발할 때

 

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메인 스레드

• 자바의 모든 애플리케이션은 메인 스레드가 main() 메소드를 실행하며 시작
• main() 메소드의 첫 코드부터 아래로 순차적 실행
• main() 메소드의 마지막 코드를 실행하거나 return문을 만나면 실행 종료
• 필요에 따라 작업 스레드들을 만들어 병렬로 코드를 실행 가능
  • 즉, 멀티 스레드를 생성해서 멀티 태스킹 수행
• 싱글 스레드 애플리케이션
  • 메인 스레드 종료 시 프로세스 종료
• 멀티 스레드 애플리케이션
  • 실행 중인 스레드가 하나라도 있을 시 종료되지 않음

 

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작업 스레드 생성과 실행

멀티 스레드 애플리케이션을 개발하기 위해서

몇 개의 작업을 병렬로 실행할지 결정하고 각 작업별로 스레드를 생성해야 한다

• 메인 작업 이외의 추가적인 병렬 작업의 수만큼 스레드 생성
• 자바에서는 작업 스레드도 객체로 생성되기 때문에 클래스가 필요
  • java.lang.Thread 클래스를 직접 객체화하여 생성
  • Thread 클래스를 상속해 하위 클래스를 만들어 생성

 

Thread 클래스로부터 직접 생성

Runnable을 매개값으로 갖는 생성자를 호출

Thread thread = new Thread(Runnable target);

Runnable

• 작업 스레드가 실행할 수 있는 코드를 갖고 있는 객체
• 인터페이스 타입이라 구현 객체를 만들어 대입
• run() 메소드가 정의되어 있음
• 구현 클래스는 run()을 재정의해서 작업 스레드가 실행할 코드를 작성

 

Runnable은 실제 스레드가 아닌 작업 내용을 갖고 있는 객체이기 때문에

이를 매개값으로 해서 Thread 생성자를 호출해야 작업 스레드가 생성

// Runnable 구현 클래스
class Task implements Runnable {
	public void run() {
    	스레드가 실행할 코드;
    }
}

Runnable task = new Task();
Thread thread = new Thread(task);

Thread 생성자를 호출할 때 Runnable 익명 객체를 매개값으로 사용하면 코드 절약 가능

Thread thread = new Thread(new Runnable() {
	public void run() {
    	스레드가 실행할 코드;
    }
} );

작업 스레드를 생성했어도 즉시 실행되지 않고 start() 메소드를 호출해야 실행

start() 메소드가 호출되면 매개값으로 받은 Runnable의 run()메소드를 실행하며 작업 처리

thread.start();

 

메인 스레드는 동시에 두 가지 작업을 처리할 수 없기 때문에

동시에 출력하기 위해서는 두 작업 중 하나를 메인 스레드가 아닌 다른 스레드에서 실행시켜야 한다

 

* 0.5초 주기로 비프음을 발생시키면서 동시에 출력하는 작업

• 메인 스레드만 이용한 경우
  • 비프음을 발생한 다음 출력을 시작(동시 X)

public class BeepPrintExample1{
    public static void main(String[] args){
        Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit(); // Toolkit 객체 얻기
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            toolkit.beep();  // 비프음 발생
            try {Thread.sleep(500);} catch (Exception e) {}  // 0.5초간 일시 정지
        }
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("띵");
            try {Thread.sleep(500);} catch (Exception e) {}  // 0.5초간 일시 정지
        }
    }
}

• 메인 스레드 + 작업 스레드
  
  • 출력은 메인 스레드가, 비프음을 들려주는 것은 작업 스레드가 담당
  • 작업을 정의하는 Runnable 구현 클래스를 작성 후 메인 스레드에 적용
  • 동시 실행
  • Runnable을 익명 구현 객체로 대체할 수도 있다

// 비프음을 들려주는 작업 정의
public class BeepTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit();
        for(int i=0; i<5; i++) {
            toolkit.beep();
            try { Thread.sleep(500); } catch (Exception e) {}
        }
    }
}

// 메인 스레드와 작업 스레드 동시 실행
public class BeepPrintExample2 {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable beepTask = new BeepTask();  // BeepTask 객체 생성
        Thread thread = new Thread(beepTask);  // 작업 스레드 생성
        thread.start();  // BeepTask 실행 및 for문 실행하여 동시 출력

        for(int i=0; i<5; i++) {
            System.out.println("띵");
            try { Thread.sleep(500); }
            catch (Exception e) {}
        }
    }
}

 

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Thread 하위 클래스로부터 생성

작업 스레드가 실행할 작업을 Runnable로 만들지 않고 Thread의 하위 클래스로 작업 스레드를 정의

Thread 클래스를 상속한 후 run() 메소드 재정의

public class WorkerThread extends Thread {
	@Override
    public void run() {
    	스레드가 실행할 코드;
    }
}
Thread thread = new WorkerThread();

Thread 익명 객체로 작업 스레드 객체를 생성하면 코드 절약 가능

Thread thread = new Thread() {
	public void run() {
    	스레드가 실행할 코드;
    }
};

Runnable과 마찬가지로 작업 스레드 객체에서 start() 메소드를 호출,

작업 스레드는 자신의 run() 메소드를 실행

thread.start();

 

* 0.5초 주기로 비프음을 발생시키면서 동시에 출력하는 작업

• 비프음을 들려주는 스레드

public class BeepThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            toolkit.beep();
            try { Thread.sleep(500);} catch (Exception e) {}
        }
    }
}

• 메인 스레드와 작업 스레드가 동시에 실행

public class BeepPrintExample4 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new BeepThread();  // BeepThread 객체 생성
        thread.start();  // BeepThread의 run() 메소드 실행 및 for문 실행하여 동시 출력

        for (int i = 0; i < 5 ; i++) {
            System.out.println("띵");
            try { Thread.sleep(500);} catch(Exception e) {}
        }
    }
}

 

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스레드의 이름

스레드는 자신의 이름을 갖고 있다

• 디버깅할 때 어떤 스레드가 어떤 작업을 하는지 조사할 목적으로 가끔 사용

메인 스레드

• 'main' 이라는 이름을 갖음

직접 생성한 스레드

• 자동적으로 'Thread-n' 이라는 이름으로 설정
• n은 스레드 번호
• Thread-n 대신 다른 이름으로 설정을 희망 시
  • Thread 클래스의 setName() 메소드로 변경

thread.setName("스레드 이름");

 

• 스레드의 이름을 알고 싶은 경우
  • Thread 클래스의 getName() 메소드 호출

thread.getName();

 

스레드 객체의 참조

• 인스턴스 메소드
  
  • 스레드 객체의 참조가 필요
  • setName(), getName()은 Thread 클래스의 인스턴스 메소드에 해당
• 스레드 객체의 참조를 갖고 있지 않은 경우
  • Thread 클래스의 정적 메소드인 currentThread() 이용
  • 현재 스레드의 참조를 얻을 수 있음

Thread thread = Thread.currnetThread();