멀티스레딩 문제 해결하기: 다양한 접근 방법들

멀티스레딩 환경은 레이스 컨디션, 데드락, 스타베이션, 라이브락 등 다양한 문제를 야기할 수 있습니다. 이러한 문제들을 해결하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 그 중 몇 가지 주요한 방법들을 아래에 살펴봅니다:

1. 동기화: 동시에 여러 스레드가 데이터에 접근하는 것을 제어하기 위해 사용합니다. 자바에서는 synchronized 키워드와 Lock 인터페이스를 사용하여 동기화를 구현할 수 있습니다.

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

 

2. 불변성: 객체가 한 번 생성되면 그 상태가 변하지 않도록 만드는 방법입니다. 불변 객체는 여러 스레드에서 공유되어도 동시성 문제가 발생하지 않습니다.

public final class ImmutableValue {
    private final int value;

    public ImmutableValue(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}

 

3. 스레드 로컬 저장소: 각 스레드가 자신만의 저장 공간을 갖도록 하여, 다른 스레드와의 데이터 공유를 최소화합니다. 자바에서는 ThreadLocal 클래스를 통해 이를 구현할 수 있습니다.

public class ThreadLocalExample {
    public static final ThreadLocal<Integer> myThreadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        myThreadLocal.set(100);

        new Thread(() -> {
            System.out.println(myThreadLocal.get()); // Returns null because it's a separate thread
        }).start();

        System.out.println(myThreadLocal.get()); // Returns 100
    }
}

 

4. 세마포어: 동시에 특정 영역의 코드를 실행하는 스레드의 수를 제한하여 동시성 문제를 해결합니다. 자바에서는 Semaphore 클래스를 통해 이를 구현할 수 있습니다.

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // allow 3 threads to access the resource

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Worker(semaphore)).start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {
        private Semaphore semaphore;

        public Worker(Semaphore semaphore) {
            this.semaphore = semaphore;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();
                // critical section
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is working.");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        }
    }
}

5. 비동기 프로그래밍: 동기적 방식 대신 비동기적 방식으로 프로그래밍을 하면, 다른 작업들이 블로킹되는 것을 피하고 동시성 문제를 해결할 수 있습니다. 자바에서는 Future, CompletableFuture 등을 사용하여 비동기 작업을 수행할 수 있습니다.

 

 

이러한 방법들은 동시성 문제를 해결하는 데에 다양한 접근법을 제공합니다. 각각의 방법이 적합한 상황과 사용법, 그리고 장단점을 잘 이해하고 있어야 합니다. 동시성 문제는 복잡하며, 그 해결은 프로그램의 요구 사항과 특성에 따라 달라질 수 있습니다.