7가지 동시성 모델-2장
- 1. 7가지 동시성 모델 스레드와 잠금장치 아꿈사 송성곤
- 2. 2.1 동작하는 가장 단순한 코드 ❏ 1일차 : 상호 배제와 메모리 모델 ❏ 2일차 : 내제된 잠금 장치를 넘어서 ❏ 3일차 : 거인의 어깨 위에서
- 3. 2.2 1일차 : 상호배제와 메모리 모델 ❏ 상호배제(Mutual exclusion) ❏ 경쟁조건(Race condition) ❏ 데드락(deadlock) ❏ 메모리 모델
- 4. 2.2.1 스레드 만들기 Hello from new thread Hello from main thread Hello from main thread Hello from new thread
- 5. 2.2.2 첫번째 잠금장치 ● 문제 : 두 쓰레드가 동시에 increment()를 실행하는 Race condition 발생 ● 해법 : 접근을 동기화하기 위해서 내재된 잠금(intrinsic lock)을 이용 내재된 잠금장치 이용
- 6. 2.2.3 메모리의 미스터리 ● 문제 : 어떤 스레드가 동작한 결과가 다른 쓰레드에는 보이지 않는 경우 존재 ○ 컴파일러는 코드가 실행되는 순서를 바꿈으로써 정적 최적화를 수행 ○ JVM은 코드가 실행되는 순서를 바꿈으로써 동적 최적화 ○ 코드를 실행하는 하드웨어는 코드의 순서를 바꾸는 것
- 7. 2.2.4 메모리 가시성 자바 메모리 모델 : 한 스레드가 메모리에 가한 변화가 다른 메모리에 보이는 경우를 정의 단, 읽는 스레드와 쓰는 스레드가 동기화되지 않으면 그러한 가시성이 보장되지 않음
- 8. 2.2.5 여러 개의 잠금장치 미리정해진 공통순서를 적용 잠금장치 요청시 공통순서를 따름
- 9. 2.2.6 외부 메서드의 위험 순차 방문 전 방어적 복제
- 10. 2.2.7 1일 차 마무리 ❏ 공유되는 변수에 대한 접근을 반드시 동기화한다. ❏ 쓰는 스레드와 읽는 쓰레드가 모두 동기화 되어야 한다. ❏ 여러개의 잠금장치를 미리 정해진 공통의 순서에 따라 요청한다. ❏ 잠금장치를 가진 상태에서 외부 메서드를 호출하지 않는다. ❏ 잠금장치는 최대한 짧게 보유한다.
- 11. 2.2.7 1일 차 마무리 ❏ 자바 메모리 모델 ❏ 참조 : http://changsuk.me/?p=2050 ❏ 동기화와 가시성 ❏ 자바의 표준 문서에선 JMM 명세를 통해 ‘먼저 발생한 일(happens-before)’이 무엇인지 보장함으로써 가시성의 단서를 제공 ❏ 가시성을 위협하는 요소들 ❏ 프로세서 캐시 ❏ 동작의 재배열 ❏ Volatile 키워드
- 12. 2.2.7 1일 차 마무리 ❏ 초기화 안정성
- 13. 2.2.7 1일 차 마무리 ❏ 중복확인 잠금(double checked locking) 안티 패턴
- 14. 2.3 2일 차 : 내재된 잠금장치를 넘어서 내재된 잠금장치의 한계 ❏ 내재된 잠금장치를 얻으려다가 블로킹 상태에 빠진 쓰레드를 원상복귀시킬 방법이 없다. ❏ 내재된 잠금장치를 얻으려고 노력하는 시간을 강제로 중단 시키는 타임아웃 기능이 없다. ❏ 내재된 잠금장치를 얻는 방법이 하나만 존재한다.
- 15. 2.3.1 가로채기가 가능한 잠금장치 가로채기 가능한 잠금장치
- 16. 2.3.2 타임아웃 ● 문제 : 타임아웃이 데드락 상태에서 빠져나올수 있는 방법을 제공할뿐 ● 데드락이라는 상황 자체를 발생 시키지 않는 것이 중요
- 17. 2.3.3 협동 잠그기 연결리스트에 노드를 하나 삽입하려는 경우 협동 잠그기는 리스트의 일정한 부분만 잠그고, 그 외에 다른 노드에 대한 접근은 허용
- 18. 2.3.4 조건 변수 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); Condition condition = lock.newCondition(); lock.lock () ; Try { while (! <<조건이 참이다.>>) condition await(); ≪공유되는 지원 사용≫ } finally { lock.unlock(); }
- 19. 2.3.5 원자 변수 원자 변수는 잠금장치나 블로킹에 기대지 않고 동기화를 구현하는 논블로킹, 락프리 알고리즘의 기초를 제공한다.
- 20. 2.3.6 2일차 마무리 ❏ 잠금장치를 얻고자 기다리는 과정을 가로챌 수 있 다. ❏ 잠금장치를 기다리는 동안 타임아웃이 발생할 수 있 다. ❏ 잠금장치를 얻고 반납하는 동작이 임의의 순서로 일어날 수 있다. ❏ 임의의 조건이 참이되는 것을 기다리기 위해 조건변수를 사용할 수 있다. ❏ 원자변수를 이용해서 잠금장치를 사용하는 것을 피할 수 있다.
- 21. 2.3.6 2일차 마무리 ❏ ReentrantLock 공정성(fairness) ❏ ReentrantReadWriteLock ❏ 불필요한 기상(spurious wakeup) ❏ AtomicIntegerFieldUpdater
- 22. 2.4 3일차 : 거인의 어깨 위에서 철저하게 디버깅된 동시성 자료구조와 유틸리티는 우리 스스로 작성하는 코드보다 더 좋은 선택
- 23. 2.4.1 스레드 생성 복습 Thread pool 이용
- 24. 2.4.2 카피온라이트 1일 차 updateProgress()를 수정해서 방어적인 카피 방식을 자바 표준 라이브러리 CopyOnWriteArrayList를 사용해서 더 깔끔하게 처리 updateProgress()가 호출될 때마다 복제를 수행하는 것이 아니라 (훨씬 드물게 생길) listeners의 값이 변경될 때에 한해서 복제를 하기 때문에 성능 면에서 더 효율적
- 25. 2.4.3 완전한 프로그램 위키피디아에서 가장 많이 사용되는 단어는 ?
- 26. 2.4.3 완전한 프로그램
- 27. 2.4.3 완전한 프로그램 Counts HashMap 접근 동기화
- 29. 2.4.3 완전한 프로그램 각자의 내부에 국한된 공유되지 않는 counts를 사용하고, 종료 전 counts들을 하나로 병합
- 30. 2.4.4 3일차 마무리 java.util.concurrent 패키지에서 제공하는 도구 이용하면 동시성 코드 를 쉽게 만들 수 있고, 프로그램을 더 안전하고 효과적으로 만들 수 있음 ❏ 스레드를 직접 만드는 대신 스레드 풀을 이용한다. ❏ CopyOnWriteArrayList를 이용해 리스너 관리를 더 쉽고 효과적으로 만든다. ❏ 생산자와 소비자가 ArrayBlockingQueue를 이용해 더 효과적으로 의사소통을 한다. ❏ ConcurrentHashMap을 이용해 맵에 대한 동시적인 접근을 지원한다.
- 31. 2.4.4 3일차 마무리 ❏ ForkJoinPool ❏ 큰 업무를 작은 업무 단위로 쪼개고, 그것을 각기 다른 CPU에서 병렬로 실행한후 결과를 취합하는 방식 ❏ 참조 : http://homes.cs.washington.edu/~djg/teachi ngMaterials/grossmanSPAC_forkJoinFrame work.html
- 32. 2.4.4 3일차 마무리 ❏ CountDownLatch와 CyclicBarrier : 쓰레드간 처리를 동기화 두 스레드 사이에 로직을 동기화하는 데 사용 메인 스레드에서 작업을 처리하는 실행하는 Worker스레드를 만들어 실행하고, 개별 Worker스레드가 카운트다운래치의 값을 하나씩 제거하여 0이 되면 메인 스레드가 시그널을 받아서 흐름을 진행
- 33. 2.4.4 3일차 마무리 ❏ 암달의 법칙(Amdahl's law) ❏ 프로세서를 아무리 추가하더라도 성능 향상은 순차적인 부분에 의해 제한된다. ❏ 구스타프슨의 법칙(Gustafson's Law) ❏ 대용량 데이터 처리는 효과적으로 병렬화할 수 있다는 법칙
- 34. 2.5 마치며 어떤 사람들은 이것이 올바르게 사용하는 것 이 너무나 어렵게 느껴지기 때문에, 아예 사용하는 것을 회피하고 멀티스레드 코드를 작성하는 것 자체를 원치 않는다. 어떤 사람들은 그런 호들갑을 이해하지 못한다. 몇 개의 간단한 규칙만 지켜지면 충분하고, 그렇게 하는 것이야 말로 다른 어떤 형태의 프로그래밍과 다를 바 없다고 여긴다.
- 35. 2.5 관리 ❏ 스레딩과 관련된 문제는 안정적으로 테스트할 수 없기 때문에, 멀티 스레드를 사용하는 코드를 대할 때 신중에 신중을 기울이는 방법 밖에는 없다. ❏ 멀티스레딩 프로그래밍을 어렵게 만드는 것은 코드를 작성하는 것이 어려운 것이 아니라 테스트하는 것이 어렵기 때문이다. 어떤 함정에 빠질 수 있기 때문이 아니라 함정에 빠졌다는 사실 자체를 알 수 없기 때문에 어려운 것
- 36. 2.5 다른 언어들 코드의 순서가 뒤바뀌는 현상은 자바에만 국한되는 내용은 아니다. 차이점이 있다면 언어는 대개 그런 뒤바뀜이 언제 어떻게 일어나는지를 설명하는 명확한 메모리 모델을 가지고 있지 않다는 점이다. C와 C++의 경우에는 최근에 C11과 C++ 11 표준에 메모리 모델이 추가됨으로써 이런 차이를 메웠다.
- 37. 2.5 마지막 생각 이런 여러 가지 문제점에도 불구하고, 멀티스레딩 프로그래밍은 오랫동안 우리 곁에 머물 것이다.