멀티쓰레드환경,동시성제어 | AtomicInteger 활용하기

멀티쓰레드 환경에서 공유 리소스에 대한 동시성 제어가 필요한 예제를 알아본다.

sychronized 등을 통한 동시성제어가 아니라 AtomicXXX 클래스(AtomicIntger)를 통해 동시성제어를 구현해본다.

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1.멀티쓰레드 환경에서 item 리소스(공유변수)에 동시에 접근할 때

 

멀티쓰레드환경에서 2개 이상의 쓰레드가 item 변수에 동시에 접근하여 증가, 감소를 실행할 때 예제를 통해 상황을 구현한다. increase()를 1000번 실행시키고 decrease()를 1000번 실행시키면 item값은 0이 되어야 한다. 그러나 멀티쓰레드 환경에서는 결과가 다르게 나올 수 있기 때문에 동시성 제어가 필요하다.

 

일반적으로 synchronized 키워드를 메소드에 붙여주거나 임계영역(Critical Section) 블록에만 붙여주는 방법이 있다.(임계영역에만 붙여주는게 쓰레드간의 효율적인 처리를 위해 더 추천된다)

 

2.동시성제어를 하지 않은 경우

 

동시성 제어를 따로 하지 않은 경우의 예시코드다.

package org.example;

public class Main17 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //item을 증가시키는 쓰레드 생성, item을 감소시키는 쓰레드 생성
        Item item = new Item();
        IncrementThread incrementThread = new IncrementThread(item);
        DecrementThread decrementThread = new DecrementThread(item);

        //쓰레드들 실행
        incrementThread.start();
        decrementThread.start();

        //실행순서 보장 처리
        incrementThread.join();
        decrementThread.join();

        System.out.println("Updated Item :" + item.get());
    }

    public static class IncrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public IncrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.increment();
            }
        }
    }

    public static class DecrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public DecrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.decrement();
            }
        }
    }

    public static class Item {
        private Integer item=0;

        public void increment() {
            item++;
        }

        public void decrement() {
            item--;
        }

        public Integer get() {
            return item;
        }
    }
}

위와 같이 동시성제어가 따로 안된 상태에서 main()을 호출하면 결과값은 0이 아니라 이상한 값이 나온다.

참고 : run()으로 실행하면 쓰레드를 따로 안만들고 단순히 코드를 실행하는 역할만 하기 때문에 start()를 사용하여 쓰레드를 위한 새로운 메모리영역을 만들어서 실행시켜줘야 함

 

Updated Item :-627

 

3.동시성제어를 한 경우(synchronized 키워드 사용)

 

synchronized 키워드를 경쟁상태(race condition)가 발생할 메소드에 붙여준다.

package org.example;

public class Main17 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //item을 증가시키는 쓰레드 생성, item을 감소시키는 쓰레드 생성
        Item item = new Item();
        IncrementThread incrementThread = new IncrementThread(item);
        DecrementThread decrementThread = new DecrementThread(item);

        //쓰레드들 실행
        incrementThread.start();
        decrementThread.start();

        //실행순서 보장 처리
        incrementThread.join();
        decrementThread.join();

        System.out.println("Updated Item :" + item.get());
    }

    public static class IncrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public IncrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.increment();
            }
        }
    }

    public static class DecrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public DecrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.decrement();
            }
        }
    }

    public static class Item {
        private Integer item=0;

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

        public synchronized void decrement() {
            item--;
        }

        public Integer get() {
            return item;
        }
    }
}

 

결과값은 다음과 같다.

 

Updated Item :0

 

 

4.동시성제어를 한 경우 (AtomicInteger 사용)

 

AtomicInteger를 사용하면 synchronized 키워드 없이 동시성제어가 가능하다.

package org.example;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Main17 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //item을 증가시키는 쓰레드 생성, item을 감소시키는 쓰레드 생성
        Item item = new Item();
        IncrementThread incrementThread = new IncrementThread(item);
        DecrementThread decrementThread = new DecrementThread(item);

        //쓰레드들 실행
        incrementThread.start();
        decrementThread.start();

        //실행순서 보장 처리
        incrementThread.join();
        decrementThread.join();

        System.out.println("Updated Item :" + item.get());
    }

    public static class IncrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public IncrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.increment();
            }
        }
    }

    public static class DecrementThread extends Thread {
        private Item item;

        public DecrementThread(Item item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<1000; i++) {
                this.item.decrement();
            }
        }
    }

    public static class Item {
        private AtomicInteger item = new AtomicInteger(0);

        public void increment() {
            item.incrementAndGet();
        }

        public void decrement() {
            item.decrementAndGet();
        }

        public Integer get() {
            return item.get();
        }
    }
}

 

결과값은 다음과 같다.

 

Updated Item :0

 

멀티쓰레드 환경에서 AtomicInteger 성능이 더 좋고, 싱글쓰레드 환경에서는 그냥 Integer를 쓰는 것이 더 낫다.

AtomicXXX는 시리즈가 많다. AtomicLong, AtomicBoolean등 다양하다.

 

[참고]

Java 멀티스레딩, 병행성 및 성능최적화 - 전문가 되기(Udemy)