4주차

📌 동시성과 병렬성

- 동시성 : 하나의 프로세스에서 여러 스레드가 매우 빠르게 번갈아가며 실행되어 동시에 실행되는 것처럼 보이는 것

- 병렬성 : 멀티코어 프로세서를 이용하여 여러 프로세스에서 여러 스레드가 실제로 동시에 실행되는것

 

📌 자바 스레드 생명주기(상태)

new, runnable, blocked, waiting, timed_waiting, terminated

 

📌 메모리 가시성 문제

멀티스레드 환경에서는 각 스레드가 독립적인 캐시 메모리를 가지고 있다.

각 스레드에서는 어떤 메모리 값에 접근할 때, 메인 메모리에 바로 접근하는 것이 아니라, 스레드의 캐시메모리에 접근을 한다.

 

그렇기 때문에 하나의 스레드가 변경한 데이터가 다른 스레드 캐시 메모리에 즉시 반영되지 않는 경우가 발생할 수 있다.

이것을 메모리 가시성 문제라고 한다.

 

 

📌 Volatile 키워드

 

자바에서는 메모리 가시성 문제를 해결하기 위해 volatile이라는 키워드를 사용한다.

volatile 변수의  값을 읽거나 쓸 때에는 항상 캐시메모리가 아닌 메인메모리에 바로 접근하게 된다.

 

📌 동시성 문제

여러 개의 스레드가 동시에 실행될 때 발생할 수 있는 문제를 말한다.

- 여러 스레드가 동시에 같은 데이터에 접근하여 수정하는 경우, 데이터의 일관성이 깨질 수 있다.

- 여러 스레드가 동시에 실행되면서 데이터의 값이나 상태가 예상과 다르게 변경될 수 있다.

- 데드락 발생 가능

 

📌 synchronized 키워드

 

자바에서는 동시성 문제를 해결하기 위해 synchronized 키워드를 제공한다.

메서드, 블록 또는 객체에 적용할 수 있으며, 멀티스레드 환경에서 공유 자원에 안전하게 접근할 수 있도록 해준다.

 

 

📌 동작 방식

자바에서 모든 인스턴스는 모니터 락을 하나씩 가지고 있다.

어떤 스레드가 synchronized 메서드나 블록에 접근하려면 해당 인스턴스의 모니터 락을 획득해야 한다.

만약 모니터 락 획득에 실패하면, 해당 스레드는 락을 획득할 때까지 무한정 대기한다.

 

🐥 모니터 락 역할

- 모니터 락은 Critical Section(임계구역)을 보호하는 역할을 한다.
- 임계 구역이란 공유 자원에 대한 접근이 필요한 코드 블록으로, 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있는 영역이다.
  여기에서는 synchronized 코드블럭을 말한다.
- 모니터 락을 획득한 스레드는 해당 인스턴스의 임계 구역에 대해 독점적인 접근 권한을 가지게 된다.
- 스레드가 실행을 끝내고 모니터 락을 반환하면, 대기 중인 스레드 중 하나가 락을 획득하게 된다.

 

📌 synchronized 키워드는 언제 사용해야 할까?

- 하나의 객체를 여러 스레드에서 동시에 사용할 경우

- static으로 선언한 객체를 여러 스레드에서 동시에 사용할 경우

 

📌 synchronized 키워드의 문제점

- 어떤 스레드가 synchronized 메서드나 블록에 접근하려고 할때, 모니터 락 획득을 실패한다면

  해당 스레드는 모니터 락을 획득할 때까지 blocked 상태로 대기하게 된다.

- 이때 타임아웃 설정도 불가능하고, interrupt 등으로 대기중인 스레드를 깨울 수도 없다.

- 즉 스레드는 모니터 락을 획득할 때까지 무한정 대기하게 되고, 이런 상황에서 데드락이 발생할 수 있다.

 

- 또한 모니터락이 반환되었을 때에도 대기 스레드 중 어떤 스레드가 락을 획득할지 알 수 없으므로 스레드 기아 상태(starvaton)가 발생할 수 있다.