강의 메모 - 스레드 간 협력 - wait() & notify() #
개요 #
- wait(), notify(), notifyAll() 은 모니터 객체의 조건변수와 함께 사용해서 동기화를 구현할 수 있는 동기화 메커니즘이라 할 수 있다.
- wait(), notify(), notifyAll() 은 뮤텍스(상호배제) 동기화 기법으로 충족되지 않는 동기화 문제를 해결할 수 있는 협력에 의한 동기화 장치이다
- wait(), notify(), notifyAll() 은 반드시 synchronized 블록 안에서만 사용해야 하며 이는 스레드가 모니터 락을 확보한 상태에서 이 API 들이 작동한다는 것을 의미한다
- 모니터 락 안에서 사용해야한다. 그렇지 않으면 오류 발생
API #
wait() #
- 스레드를 대기 상태로 전환시키고 모니터 락은 해제되며 다른 스레드가 모니터 락을 획득하여 작업을 수행할 수 있다
- 조건 변수와 함께 사용되어 특정 조건이 만족될 때까지 대기하게 되며 이를 통해 스레드 간의 효율적인 협력을 구현할 수 있다
- 다른 스레드가 동일한 모니터 락을 획득하고 notify() 또는 notifyAll() 메서드를 호출하면 대기 중의 한 스레드 혹 모든 스레드가 깨어난다
- 스레드는 깨어난 상태에서 바로 실행하는 것이 아니라 락을 획득해야 하며 락을 획득한 스레드는 wait() 다음 구문을 수행하게 된다
- wait(long timeout) 을 사용하여 일정 시간 동안 대기하도록 타임아웃을 지정할 수 있으며 타임아웃이 경과하면 스레드는 자동으로 깨어난다
- 인터럽트가 걸리면 InterruptedException 예외가 발생하고 인터럽트 된 스레드는 대기에서 깨어나게 된다. 예외 처리가 필요하다
notify() & notifyAll() #
- notify()는 같은 모니터의 조건 변수에서 대기 중인 스레드 중에서 임의의 하나를 깨우며 notifyAll()은 스레드 전체를 깨운다.
- 어떤 스레드가 깨어날 것인지 알 수 없으며 무작위로 선택되기 때문에 notify() 보다 notifyAll() 을 사용하는 것을 선호한다
- 깨어난 스레드가 다시 실행되어야 할 때는 해당 객체의 모니터 락을 다시 획득하기 위해 경쟁해야 한다
- 스레드를 깨울 때 우선순위가 높은 스레드가 깨어날 것이라는 보장은 없다. 운영체제와 JVM의 스케줄링 정책에 따라 결정된다
- 메서드 호출 후 synchronized 블록이 끝나기 전까지 락이 해제되지 않으며 해당 블록에서 빠져나가야 락이 해제된다
기본 동작 구조 #
- wait()은 대기(락 해제) 하게 하고 notify()는 통지(락 획득) 함으로서 스레드간 상호 배제와 상호 협력으로 동기화를 구현할 수 있다
- 스레드가 동기화 영역에서 특정한 조건이 만족될 때까지 다음으로 진행하지 못한다면 다음과 같은 문제점을 가지게 된다
- 이미 락을 소유한 스레드가 특정한 조건이 만족 될 때까지 동기화 영역을 빠져 나오지 못하므로 다른 스레드들은 락을 무한정 기다려야 하는 상황이 발생할 수 있다
- 특정한 조건이 만족 될 때까지 계속 반복하면서 상태를 확인(SpinLock) 해야 하므로 CPU 부하 등 쓸데없는 자원낭비로 이어질 수 있다
- 동기화 영역에서 특정한 조건이 만족될 때까지 다음으로 진행하지 못할 경우 조건 변수는 좋은 해결책이 된다
- 이미 락을 소유한 스레드가 특정한 조건이 만족 될 때까지 가지고 있는 락을 해제하고 대기하도록 한다
- 다른 스레드가 락을 획득한 후에 특정한 상황을 해결하고 대기 중인 스레드들을 깨우면 깨어난 스레드는 락을 다시 획득한 후 계속 프로세스를 진행하도록 한다
- 스레드는 조건이 만족 될 때까지 계속 반복 수행 할 필요가 없으며 스레드 간 협력을 통해서 상호배제 동기화를 유지하면서 문제를 해결해 나갈 수 있다
- wait() 으로 T1이 락 해제
- T2가 진입 가능, 수행하다가 T1의 condition true할 수 있는 영역을 만나서 notify() 호출 -> wait()으로 대기하던 쓰레드들을 깨우고 이들을 EntrySet으로 이동
- 이제 임계영역 완료 후 락 해제
- EntrySet에서 대기하고있는 쓰레드들이 락 획득 가능
wait() & notify() 기본 구현 #
