동시성 기본 조건과 관심사

[haxr369]

동시성 시나리오

기본 조건

1. 별 다른 가정이 없다면 공개된 모든 변수와 객체는 여러 스레드가 접근할 수 있다.
2. 스레드 안전한 클래스를 유지해야 한다.
3. 객체가 가질 수 있는 변수의 범위와 변동 폭이 있다면, 해당 변수는 클래스 내부에 숨겨둬야만 한다.
4. 클래스 내부에 동기화 작업을 하위 객체에 위임할 수 있다.
5. 생성 메소드를 실행하는 도중에는 this 변수가 외부에 유출되지 않게 해야 한다.

스레드 안전한 클래스란 여러 스레드가 클래스에 접근할 때,
호출하는 쪽에서 추가적인 동기화나 다른 조율 없이도 정확하게 동작하는 것이다.

변수를 숨기지 않으면 외부에서 클래스가 올바르지 않다 고 정의한 값을 지정할 수 있다.
연산을 실행 했을 때 올바르지 않은 상태 값을 가질 가능성이 있다면 단일 연산으로 구현해야 한다.
변수를 사용할 때 클래스 내부에서 지정된 형태의 락이 적용되는지 알 수 있다.

어떤 동작을 실행하기 전에 특정한 조건을 만족할 때까지 기다릴 필요가 있다면 wait와 notify를 사용하는 대신 BlockingQueue, Semaphore를 사용한다.

멀티 스레드에서 3가지 관심사

• 안정성은 잘못된 일이 생기지 않는다 를 뜻함

• 활동성은 원하는 일이 결국 일어난다 를 뜻한다.

  어떤 작업이 전혀 진전되지 못하는 상태에 빠질 때 활동성 장애가 발생했다고 한다.

  → 데드락(deadlock), 소모상태(starvation), 라이브락(livelock) 등 여러 가지 활동성 장애 유형이 존재

  → 테스트에 잘 드러나지 않음

• 성능 위험

  • 서비스 시간, 반응성, 처리율, 자원 소모 등등 문제가 존재
  • 멀티 스레드 사용으로 인한 성능적 손실
    • 스레드가 많은 프로그램은 컨텍스트 스위칭이 더 빈번하고
    • 메모리를 읽고 쓰는 데 지역성이 손실
    • CPU가 멀티스레드를 스케줄링하는 데 소모
    • 동기화 수단도 사용해야한다. → 메모리 버스에 동기화 관련 트래픽을 유발

[haxr369]

주제 : 멀티스레드 동기와 비동기의 개념 및 사용 예시

멀티스레드 동기 넌블로킹 : 여러 스레드가 순차적으로 작업을 수행하는 방식

• 작업 순서가 명확하고 예측 가능
• 작업 간 의존성이 높을 때 유용

사용 예시

• 사용자 인터페이스(UI) 반응성이 중요한 경우
  UI 스레드가 I/O 작업으로 블로킹되지 않아 사용자 입력에 지속적으로 반응
  예: 웹 브라우저에서 스크롤링, 버튼 클릭 처리
• 데이터베이스 트랜잭션 처리
  여러 스레드가 동시에 데이터베이스에 접근해야 하지만, 데이터 무결성 유지해야 함
  예: 온라인 쇼핑몰에서 주문 처리

멀티스레드 비동기 넌블로킹: 여러 스레드가 독립적으로 작업을 수행하는 방식

• 작업 완료 시점을 기다리지 않고 다음 작업을 진행
• 작업 간 의존성이 낮을 때 유용
• 콜백 함수 사용

사용예시

• 대규모 데이터 처리
  여러 스레드가 독립적으로 데이터를 처리하여 작업 시간 단축
  예: 데이터 분석, 머신 러닝