[Network] Thread

Thread

 

Process와 Thread 

• Process에서 실제로 작업을 수행하는 것은 Thread이다.
•  Process
  
  • Program을 실행하면 Operating System (OS)은 실행에 필요한 자원을 할당받아 Process가 된다.
  • Process의 자원을 이용해서 실제로 작업을 수행하는 것은 Thread이다.
  • 모든 Process는 최소한 하나 이상의 Thread가 존재한다.
  • Process가 가질 수 있는 Thread의 개수는 제한되어 있지 않다.
  • Thread가 작업을 수행하는 데 개별적인 Memory 공간인 Call Stack을 필요로 하기 때문에 Memory에 의존적이다.

 

Thread 구현

• Thread Class를 상속받아 구현하는 방법
  • Java는 단일 상속을 지원하기 때문에 Thread Class를 상속받는 경우 다른 Class를 상속받을 수 없다.
•  Runnable Interface를 구현하는 방법
  • Java의 단일 상속으로 인해 Runnable Interface를 구현하는 방법이 일반적이다.
  • 재사용성 (Reusability)이 높고 Code의 일관성 (Consistency)을 유지할 수 있기 때문에 보다 객체지향적인 방법이라 할 수 있다.
  • Runnable Interface는 오로지 run()만 정의되어 있는 간단한 Interface이다.
•  Thread Class => https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Thread.html
  • Thread Class를 상속받아 run()을 정의하면 된다.
•  Runnable Interface => https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runnable.html
  
  • Runnable Interface는 오로지 run()만 정의되어 있는 간단한 Interface이다.
  • Runnable Interface에 정의되어 있는 abstract method인 run()을 정의하면 된다.
  • Runnable Interface를 구현한 Class의 Instance를 생성한 다음 Thread의 생성자의 Parameter로 제공해야 한다.     

Thread의 실행

• Thread를 구현한 Class instance에서 start()를 호출하면 Thread가 실행된다.
  
  • start()가 호출되었다고 해서 즉각 실행되는 것은 아니다.
    
    • Thread의 실행 순서는 OS Scheduler에 의해 결정된다.
    • 실행 대기 상태 (Runnable)에 있다가 자신의 차례가 되는 경우 실행된다.
  •  한 번 실행이 종료된 Thread는 다시 실행할 수 없다.
    • 하나의 Thread에 대해 start()가 단 한 번만 호출 가능하며, 두 번 이상 호출하는 경우 IlleagalThreadStateException이 발생한다.
              
• run()을 호출하는 경우
  • run()을 호출하는 것은 생성된 Thread를 실행시키는 것이 아니라 단순히 Class에 선언된 method를 호출하는 것이다.
    
    
• start()를 호출하는 이유 

 

 

Thread의 우선순위

• Thread는 priority라는 Member Variable을 가지고 있으며, 이 값에 따라 Thread의 실행 시간이 달라진다.
  
  • ☑ 즉, 작업의 중요도에 따라 Thread의 우선순위를 서로 다르게 설정해 특정 Thread가 더 많은 작업시간을 갖도록 설정할 수 있다.
•  Thread가 가질 수 있는 우선순위의 범위는 1부터 10까지이며 숫자가 높을수록 우선순위가 높다.
• !주의사항
  • Thread를 실행하기 전에만 우선순위를 변경할 수 있다.
  • Thread의 우선순위는 Thread를 생성한 Thread로 부터 상속받는다.
    
    

Thread Group

• 서로 관련된 Thread를 Group으로 관리하기 위해 Thread Group을 제공한다.
• Thread Group은 Thread의 Set을 나타낸다.
• Thread Group을 생성해서 Thread를 Group으로 묶어서 관리할 수 있다.
  
  • ☑ Thread Group은 다른 Thread Group을 포함할 수 있다.
• Thread Group은 보안상의 이유로 도입되었다. 
• 자신이 속한 Thread Group에 대한 정보 Access가 가능하다.
  • ☑ Thread Group의 Parent Thread Group이나 다른 Thread Group에 대한 정보에는 액세스할 수 없습니다.

 

•  Initial Thread Group을 제외한 모든 Thread Group은 부모를 갖는 Tree를 형성한다.
• 모든 Thread는 반드시 Thread Group에 포함되어 있어야 한다.
  
  • ☑ Group을 지정하지 않고 Thread를 생성하는 경우, 기본적으로 자신을 생성한 Thread와 같은 Thread Group에 속하게 된다.
•  우리가 생성하는 모든 Thread Group은 main Thread Group의 하위 Thread Group이 된다.
  • ☑ Group을 지정하지 않고 Thread를 생성하는 경우, Thread는 자동적으로 main Thread Group에 속하게 된다.
•  setMaxPriority()는 Thread가 Thread Group에 추가되기 이전에 호출해야 한다.
     

Daemon Thread

• daemon Thread는 Thread의 작업을 돕는 역할을 수행한다.
• Thread가 종료되는 경우 daemon Thread는 자동 종료된다.
  
  • daemon Thread가 보조적인 역할을 수행하기 때문에 Thread가 종료되면 daemon Thread가 존재할 이유가 없다.
•  Thread를 생성하고 실행하기 전 setDaemon(ture)을 호출해 주면 daemon Thread로 생성된다. 
• daemon Thread가 생성한 Thread는 자동적으로 daemon Thread가 된다.
• setDaemon method는 반드시 start()를 호출하기 전에 실행되어야 한다.
  • 그렇지 않으면 IllegalThreadStateException이 발생한다.
    
    

Thread의 실행 제어

• 정교한 Scheduling을 통해 Process에게 주어진 자원을 여러 Thread가 효율적으로 사용해야한다.
• Synchronization과 Scheduling이 Thread Programming을 어렵게 만드는 요소이다.
• 효율적인 Multi-Thread Programming을 개발하기 위해서는 정교한 Scheduling을 통해 Process에게 주어진 자원을 낭비 없이 사용해야 한다.
  
  • ☑ 우선순위를 이용하여 Scheduling이 가능하지만 한계가 존재한다.
•  효율적인 Multi-Thread Programming을 개발을 위해서는 Thread State와 Thread Scheduling에 관련된 Method에 대해서 잘 알고있어야한다.
  
  

Thread의 State  

[NEW]           =>  Thread가 생성되고 아직 start()가 호출되지 않은 상태

[RUNNABLE]      =>  실행 가능한 상태
[BLOCKED]       =>  Lock이 풀릴 때까지 기다리는 상태
[WAITING]       =>  Thread의 작업이 종료되지 않았지만, 실행 가능하지 않은 (unrunnable) 일시정지 상태
[TIMED_WAITING] =>  일시정지시간이 지정된 상태를 의미
[TERMINATED]    =>  Thread의 작업이 종료된 상태

Thread의 동기화

• Thread Synchronization : 하나의 Thread가 진행 중인 작업을 다른 Thread가 방해하지 못하도록 하는 것
• Multi Thread Process
  • 여러 Thread가 같은 Process 내의 자원을 공유해서 작업하기 때문에 서로의 작업에 영향을 미칠 수 있다.
• 문제를 해결하기 위해 Critical Section과 Lock의 개념을 사용한다.
  
  • Shared Data를 사용하는 Code 영역을 Critical Section으로 지정한다.
  • Shared Data (Object)가 가지고 있는 Lock을 획득한 단 하나의 Thread만 이 영역의 Code를 수행할 수 있게 한다.
  • 해당 Thread가 Critical Section 내의 모든 Code를 수행한 뒤 Lock을 반환해 다른Thread가 수행할 수 있도록 해준다.
• 모든 Object는 Lock을 가지고 있다.

public synchronized void method() {
	// 메소드 전체
}

public void method() {
	synchronized(공유객체) {
    	// 단 하나의 스레드만 실행하는 영역
    }
}

 

 

 

Thread Pool

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
	3,									// 코어 스레드 개수
    100,								// 최대 스레드 개수
    120L,								// 놀고 있는 시간
    TimeUnit.SECONDS,					// 놀고 있는 시간 단위
    new SynchronizedQueue<Runnalbe>()	// 작업 큐
);

 

// 스레드풀 생성
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 작업 생성과 처리 요청
// 스레드풀 종료
executorService.shutdownNow();