[Effective-java] 아이템 78 - 공유 중인 가변 데이터는 동기화에 사용하라

아이템 78 공유 중인 가변 데이터는 동기화에 사용하라

단일 스레드보다 동시성 프로그래밍은 어렵습니다. 하지만 멀티코어 프로세서의 힘을 제대로 활용하려면 반드시 내 것으로 만들어야하는 기술이기도 합니다.

synchronized

해당 메서드는 해당 스레드나 블록을 한 스레드씩 수행하도록 보장합니다.

한 객체가 일관된 상태를 가지고 생성되고, 이 객체에 접근하는 메서드는 그 객체에 락을 겁니다. 락을 건 메서드는 객체의 상태를 확인하고 필요하면 수정합니다. 즉, 객체를 하나의 일관된 상태에서 다른 일관된 상태로 변화시킵니다. 동기화를 제대로 사용한다면 어떤 메서드도 이 객체의 상태가 일관되지 않는 순간을 볼 수 없을 것입니다.

또다른 중요한 기능은 동시성을 사용하지 않으면 한 스레드가 만든 변화를 다른 스레드에서 확인하지 못할수도 있다는 것입니다.

언어 명세상 long과 double을 제외한 변수를 읽고 쓰는 동작은 원자적(atomic) 입니다. 여러 스레드가 같은 변수를 동기화 없이 수정하는 중이라도, 항상 어떤 스레드가 정상적으로 저장한 값을 온전히 읽어옴을 보장한다는 것입니다.

그럼에도 동기화가 필요한 이유는 다른 스레드가 수정한 값이 나에게 보이는가를 보장하진 않기 때문입니다. 동기화는 배타적 실행뿐 아니라 스레드 사이의 안정적인 통신에 꼭 필요합니다.

volatile

동기화하는 비용을 줄이고 성능을 늘이려면 volatile을 사용해도 됩니다. 락을 걸지 않기 때문에 배타적 수행은 일어나지 않고, 가장 최근에 기록된 변수를 읽도록 보장합니다. 하지만 연산자를 읽고 쓰는 중에 다른 스레드가 들어와 읽는다면 변경된 값을 돌려받지 못하는 안전 실패(safety failure)가 발생할 수 있습니다.

이 땐 메서드에 synchronized를 붙여줘야하며 변수의 volatile은 삭제해줘야 합니다.

AtomicLong

atomic 라이브러리의 AtomicLong은 volatile의 최신화 읽기뿐 아니라 배타적 실행까지 지원합니다. 또한 성능도 동기화 버전보다 우수합니다.

마무리

앞서 언급된 멀티스레드의 비동기 문제들을 해결할 최선의 방법은 멀티스레드 환경에선 가변 데이터를 공유하지 않는 것입니다. 가변 데이터는 단일 스레드에서만 쓰도록 합니다.

또한 프레임워크나 라이브러리를 깊이 이해하는 것도 중요합니다.

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package yuhyeon.ch11;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class StopThread {

    //가변적 데이터
    private static boolean stopRequested;

    private static synchronized void requestStop() {
        stopRequested = true;
    }

    private static synchronized boolean isStopRequested() {
        return stopRequested;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //synchornized 하지 않으면 StopThread를 실행한 스레드와 backgroundThread가 일치하지 않기 때문에 stopRequested이 변경돼도 변수를 읽지 못하게 됩니다.
        Thread backgroundThread = new Thread(() -> {
            int i = 0;
            //이 부분은 OpenJDK vm hoisting(최적화) 기능 때문에 컴파일 시 변환실행 될수도 있습니다.            
            /* hoisting: explicit 동시성이 없다면, hoisting은 loop 밖에서 실행돼도 되는 코드는 빼버림 */
//            while (!stopRequested) {
            while (isStopRequested()) {
//                System.out.println(i++);
                i++;
            }
        });
        backgroundThread.start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        stopRequested = true;
//        requestStop();
    }
}