Thread Safe 자료구조

Thread Safe

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Multi-Thread 상황에서 함수, 변수, 객체에 동시 접근이 발생해도 프로그램 실행에 문제가 되지 않는것을 의미한다.

Java에서 Thread Safe를 유지하는 방법을 알아보았다.

 

1. Confinement(제한)

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지역 변수는 각 스레드의 자체 스택에 저장되고, 스택은 고유한 영역으로 동시 접근이 발생하지 않는다.

사용 예시

public class Factorial {
    private static void computeFact(final int n) {
        BigInteger result = new BigInteger("1");
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            System.out.println("working on fact " + n);
            result = result.multiply(new BigInteger(String.valueOf(i)));
        }
        System.out.println("fact(" + n + ") = " + result);
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() { // create a thread using an
            public void run() {     // anonymous Runnable
                computeFact(99);
            }
        }).start();
        computeFact(100);
    }
}

• 전역 변수는 스레드가 공유할 수 있다.
  • 지역 변수를 사용하면 Thread Safe를 유지할 수 있다.

• computeFact()에서 result, n, i 모두 지역 변수로, Thread-Safe하다.

 

 

2. Immutable(불변)

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• 변수에 변경 불가능한 참조를 사용한다.
• Java의 경우 private final 을 사용한다.
• 데이터를 바꿀 수 있는 setter 메소드를 쓰지 않도록 작성한다.

 

 

3. Thread-safe한 자료구조 사용

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List, Set, Map, ArrayList, HashSet, HashMap 등은 thread-safe하지 않다.

Java는 멀티 스레딩 환경을 위해 Vector / Hashtable / Collections.synchronizedXXX를 제공한다.

 

synchronized

사용 예시

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
private static Map<Integer,Boolean> cache = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

또는 메소드에 사용

public static synchronized void add(int value){
      count += value;
}

• 스레드가 synchronized 자료구조에 접근하면 lock 을 걸고 다른 스레드의 접근을 제한한다.
• 그러나 lock으로 인해 병렬적 요소를 처리할 수 없다.
• 따라서, ConcurrentXXX를 사용한다.

 

Concurrent

‘java.util.concurrent’ 패키지에 담겨 있다.

사용 예시

Map<K,V> map = new ConcurrentHashMap<K,V>();
Queue<E> queue = new ConcurrentQueue<E>();

• Concurrent 자료구조를 사용하면 동시 작업할 수 있는 스레드의 양을 설정할 수 있다.
• 전체적인 동시성 처리를 제공하는 synchronized에 비해 아주 작은 단위에서 동시성 처리를 제공한다.
• read와 write를 구분하여 synchronized 보다 효율적인 처리를 진행한다.
• 병렬성을 최대한 확보한 자료구조다.

 

 

참고

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Synchronized Collection vs Concurrent Collection

[운영체제] 스레드 안전 : Thread-safety (C++과 JAVA)