스레드 상태 제어 part2입니다.
스레드 상태와 스레드 상태 제어 part1은 다음의 링크를 통해 제 글을 보고 와주세요!
Java - 스레드 상태 제어 (Thread State Control) part 1
여러분들은 같이 하는게 좋으신가요?
아니면 혼자 하는게 좋으신가요?
이에 대한 정답은 없고, 상황에 따라 다르다고 할 수 있을 것 같습니다.
그럼에도 같이 해야 하는 경우가 있습니다.
바로 이번에 다루게 될 스레드 간 협업(wait(), notify(), notifyAll())이 바로 그 대상입니다.
상황에 따라서 두 개의 스레드를 교대로 번갈아가며 실행해야 하는 경우가 있습니다.
정확한 교대 작업이 필요할 경우,
- 자신의 작업이 끝나면 상대방 스레드를 일시 정지 상태에서 풀어주고!
- 자신은 일시 정지 상태로 만듭니다.
이 방법의 핵심은 공유 객체에 있습니다.
이와 관련하여 다음의 [그림 1]을 통해 알아 보겠습니다.
공유 객체는 두 스레드가 작업할 내용을 각각 동기화 메소드로 구분해 놓습니다.
한 스레드가 작업을 완료하면 notify() 메소드를 호출해서 일시 정지 상태에 있는 다른 스레드를 실행 대기 상태로 만들고,
자신은 두 번 작업을 하지 않도록 wait() 메소드를 호출하여 일시 정지 상태로 만듭니다.
- wait() 대신에 wait(long timeout)이나, wait(long timeout, int nanos)를 사용하면 nofity()를 호출하지 않아도 지정된 시간이 지나면 스레드가 자동적으로 실행 대기 상태가 됩니다.
notify()와 동일한 역할을 하는 notifyAll() 메소드도 있는데, notify()는 wait()에 의해 일시 정지된 스레드 중 한 개를 실행 대기 상태로 만듭니다.
notifyAll() 메소드는 wait()에 의해 일시 정지된 모든 스레드들을 실행 대기 상태로 만듭니다.
wait(), notify(), notifyAll() 메소드는 Thread 클래스가 아닌 Object 클래스에 선언된 메소드이므로 모든 공유 객체에서 호출이 가능하다고 합니다.
주의 점은 이 메소드들은 동기화 메소드 또는 동기화 블록 내에서만 사용할 수 있다고 합니다.
예제를 통해 사용해 보도록 하겠습니다.
WorkObject.java - 두 스레드의 작업 내용을 동기화 메소드로 작성한 공유 객체
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package thread_state_control_2;
public class WorkObject {
public synchronized void methodA() {
System.out.println("ThreadA의 methodA() 작업 실행");
notify(); // 일시 정지 상태에 있는 ThreadB를 실행 대기 상태로 만듬
try {
wait(); // ThreadA를 일시 정지 상태로 만듬
} catch (InterruptedException e) {
}
}
public synchronized void methodB() {
System.out.println("ThreadB의 methodB() 작업 실행");
notify(); // 일시 정지 상태에 있는 ThreadA를 실행 대기 상태로 만듬
try {
wait(); // ThreadB를 일시 정지 상태로 만듬
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
|
ThreadA.java - WorkObject의 methodA()를 실행하는 스레드
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package thread_state_control_2;
public class ThreadA extends Thread {
private WorkObject workObject;
public ThreadA(WorkObject workObject) {
this.workObject = workObject; // 공유 객체를 매개값으로 받아 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<10; i++) {
workObject.methodA(); // 공유 객체의 methodA()를 10번 반복 호출
}
}
}
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ThreadB.java - WorkObject의 methodB()를 실행하는 스레드
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package thread_state_control_2;
public class ThreadB extends Thread {
private WorkObject workObject;
public ThreadB(WorkObject workObject) {
this.workObject = workObject; // 공유 객체를 매개값으로 받아 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<10; i++) {
workObject.methodB(); // 공유 객체의 methodB()를 10번 반복 호출
}
}
}
|
WaitNotifyExample.java - 두 스레드를 생성하고 실행하는 메인 스레드
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package thread_state_control_2;
public class WaitNotifyExample {
public static void main(String[] args) {
WorkObject sharedObject = new WorkObject(); // 공유 객체 생성
// ThreadA와 ThreadB 생
ThreadA threadA = new ThreadA(sharedObject);
ThreadB threadB = new ThreadB(sharedObject);
// ThreadA와 ThreadB를 실행
}
}
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예제를 실행해 보시면 다음과 같이
ThreadA의 methodA() 작업 실행
ThreadB의 methodB() 작업 실행
ThreadA와 ThreadB를 10번씩 실행하는 것을 확인하실 수 있습니다.
하지만 위의 예제를 그대로 실행하면 프로세스 종료가 되지 않습니다. (?!)
예전에 프로젝트 진행하면서 실행 후 종료되지 않은 상태로 계속 몇 번이고 실행 시켰던 적이 있었는데
당시에 그로 인해서 컴퓨터 자원을 쓸 수가 없어서 컴퓨터가 먹통이 될 정도로 느려져 버린 적이 있었습니다.
그래서 이번에는 실수하지 않고, 종료가 되지 않는 것을 확인하고, 일일이 수동으로 꺼줬는데 너무 불편하고,
우리는 개발자이기 때문에 이것도 프로그래밍으로 해결을 해야지! 라는 생각으로 다음과 같이 수정을 했습니다.
수정된 소스 코드에 들어간 내용은 스레드의 상태 제어 part 3에서 다루는 내용을 사용하였습니다.
ThreadA.java - 수정된 코드
|
package thread_state_control_2;
public class ThreadA extends Thread {
private WorkObject workObject;
public ThreadA(WorkObject workObject) {
this.workObject = workObject; // 공유 객체를 매개값으로 받아 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<10; i++) {
workObject.methodA(); // 공유 객체의 methodA()를 10번 반복 호출
}
// 수정된 부분
try {
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
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ThreadB.java - 수정된 코드
|
package thread_state_control_2;
public class ThreadB extends Thread {
private WorkObject workObject;
public ThreadB(WorkObject workObject) {
this.workObject = workObject; // 공유 객체를 매개값으로 받아 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<10; i++) {
workObject.methodB(); // 공유 객체의 methodB()를 10번 반복 호출
}
// 수정된 부분
try {
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
|
WaitNotifyExample.java - 수정된 코드
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package thread_state_control_2;
public class WaitNotifyExample {
public static void main(String[] args) {
WorkObject sharedObject = new WorkObject(); // 공유 객체 생성
// ThreadA와 ThreadB 생
ThreadA threadA = new ThreadA(sharedObject);
ThreadB threadB = new ThreadB(sharedObject);
// ThreadA와 ThreadB를 실행
// 수정된 부분
try {
System.out.println("Testing");
Thread.sleep(1000);
System.out.println("Testing");
} catch (InterruptedException e) {}
threadA.interrupt();
threadB.interrupt();
}
}
|
3개 파일을 수정해 줬습니다.
제가 정확히 이해를 하지 못해서 이런 식으로 했다고 생각합니다.
마지막 WaitNotifyExample.java의 println의 경우,
처음에 어떤 스레드에서 종료가 되지 않는지 해서 디버깅 해보니
ThreadA, ThreadB가 10번 실행되고, 종료가 되지 않았습니다.
그래서 Thread.sleep() 으로 잠깐이라도 멈춰 주려고 했는데 여기서 또 어디서 interrupt()를 걸어야 할지 몰라서
예외 처리 구문에서 확인 할 수 있듯이 try 부분에서 Thread.sleep()을 기준으로 println을 출력해 봤습니다.
실행 결과는
Testing
// 다음 2줄은 10번 반복입니다.
ThreadA의 methodA() 작업 실행
ThreadB의 methodB() 작업 실행
...
Testing
이와 같이 출력이 되는 것을 확인 했습니다.
part 3에서 설명 드리겠지만 interrupt()가 발생하면 각각의 작업 스레드(ThreadA, ThreadB)에서는 try 구문에 있는 Thread.sleep()을 실행하게 됩니다.
그렇게 해당 스레드의 사용을 정리시키고, 최종적으로 모든 스레드가 종료되는 것을 확인 할 수 있었습니다.
제 방법이 가장 정확한 것도 아니고, 더 좋은 방법이 있는지 찾아 봐야겠습니다. (피드백은 언제든지 환영입니다!)
예제를 하나 더 해보도록 하겠습니다.
우선 [그림 2]를 보고 설명을 드리도록 하겠습니다.
위 그림을 통해 사용할 예제는 다음과 같습니다.
- 데이터를 저장하는 스레드(생산자 스레드)가 데이터를 저장(생산)합니다.
- 데이터를 소비하는 스레드(소비자 스레드)가 데이터를 읽고 처리합니다.
이 2가지를 처리하는 교대 작업을 구현한 예제입니다.
이번 예제의 핵심은 다음과 같습니다.
- 생성자 스레드는 소비자 스레드가 읽기 전에 새로운 데이터를 두번 생성하면 안 됩니다.(setData() 메소드 두 번 실행 X)
- 소비자 스레드는 생성자 스레드가 새로운 데이터를 생성하기 전에 이전 데이터를 두 번 읽어서도 안 됩니다.(getData() 메소드 두 번 실행X)
예제로 넘어가도록 하겠습니다.
DataBox.java - 두 스레드의 작업 내용을 동기화 메소드로 작성한 공유 객체
|
package thread_state_control_3;
public class DataBox {
private String data;
public synchronized String getData() {
// data 필드가 null이면 소비자 스레드를 일시 정지 상태로 만듬
if(this.data == null) {
try {
wait();
} catch(InterruptedException e) {}
}
String returnValue = data;
System.out.println("ConsummerThread가 읽은 데이터: " + returnValue);
// data 필드를 null로 만들고 생산자 스레드를 실행 대기 상태로 만듬
data = null;
notify();
return returnValue;
}
public synchronized void setData(String data) {
// data 필드가 null이 아니면 생산자 스레드를 일시 정지 상태로 만듬
if(this.data != null) {
try {
wait();
} catch(InterruptedException e) {}
}
// data 필드에 값을 저장하고 소비자 스레드를 실행 대기 상태로 만듬
this.data = data;
System.out.println("ProducerThread가 생성한 데이터: " + data);
notify();
}
}
|
ProducerThread.java - 데이터를 생산(저장)하는 스레드
|
package thread_state_control_3;
public class ProducerThread extends Thread {
private DataBox dataBox;
public ProducerThread(DataBox dataBox) {
this.dataBox = dataBox; // 공유 객체를 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=1; i<=3; i++) {
String data = "Data-" + i;
dataBox.setData(data); // 새로운 데이터를 저장
}
}
}
|
ConsumerThread.java - 데이터를 소비하는(읽는) 스레드
|
package thread_state_control_3;
public class ConsumerThread extends Thread {
private DataBox dataBox;
public ConsumerThread(DataBox dataBox) {
this.dataBox = dataBox; // 공유 객체를 필드에 저장
}
@Override
public void run() {
for(int i=1; i<=3; i++) {
String data = dataBox.getData(); // 새로운 데이터를 읽음
}
}
}
|
WaitNotifyExample.java - 두 스레드를 생성하고 실행하는 메인 스레드
|
package thread_state_control_3;
public class WaitNotifyExample {
public static void main(String[] args) {
DataBox dataBox = new DataBox();
ProducerThread producerThread = new ProducerThread(dataBox);
ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(dataBox);
}
}
|
두 번째 예제를 실행하시면 다음과 같이 나오시는 것을 확인하실 수 있습니다.
ProducerThread가 생성한 데이터: Data-1
ConsummerThread가 읽은 데이터: Data-1
ProducerThread가 생성한 데이터: Data-2
ConsummerThread가 읽은 데이터: Data-2
ProducerThread가 생성한 데이터: Data-3
ConsummerThread가 읽은 데이터: Data-3
저는 아직이라고 생각하지만 다른 분들께서는 여기까지 오시면서 다 이해하셨을 거라고 생각합니다!
제 기준에서 가장 이해하기 좋은 방법은 제공되는 예제소스를 Ctrl + V / Command + V 하지 않고, 직접 입력해가며 실행해 보는 거라고 생각합니다.
그러면서 조금씩 수정이 필요한 부분이나 추가할 곳에 추가도 해주면서 해봐야 이해도 잘 되고 실력도 늘게 된다고 생각합니다.
이렇게 Java - 스레드 상태 제어 (Thread State Control) part 2를 마치도록 하겠습니다.
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