Java 스레드와 동시성 프로그래밍: 병렬 처리의 효율성 극대화

스레드(Thread)란?

스레드는 프로그램 내에서 실제로 작업을 수행하는 실행 단위입니다. 모든 Java 프로그램에는 메인 스레드가 존재하며, 추가적으로 사용자 정의 스레드를 생성하여 병렬 작업을 수행할 수 있습니다. 스레드를 사용하면 여러 작업을 동시에 처리할 수 있어, 애플리케이션의 반응성과 성능을 향상시킬 수 있습니다.

스레드 생성 및 실행

Java에서 스레드를 생성하고 실행하는 방법은 주로 두 가지입니다: Thread 클래스를 상속받는 방법과 Runnable 인터페이스를 구현하는 방법입니다.

Thread 클래스 상속

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("MyThread is running.");
    }
}

MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start(); // 스레드 실행

 

Runnable 인터페이스 구현

class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable is running.");
    }
}

Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start(); // 스레드 실행

 

Runnable 인터페이스를 구현하는 방법은 Java의 "하나의 클래스는 하나의 클래스만 상속받을 수 있다"는 제한을 우회할 수 있기 때문에 더 유연합니다.

동시성 프로그래밍

동시성 프로그래밍은 여러 스레드가 동시에 실행되는 환경에서 안정적으로 동작하도록 프로그램을 설계하는 것을 말합니다. Java에서는 synchronized 키워드, volatile 키워드, 그리고 java.util.concurrent 패키지를 통해 동시성을 관리합니다.

Synchronized

Synchronized 키워드는 여러 스레드가 동일한 리소스에 동시에 접근하는 것을 방지합니다. 메소드 또는 코드 블록에 synchronized를 사용하여 동시 접근을 제한할 수 있습니다.

 

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

 

Volatile

Volatile 키워드는 변수의 값을 CPU 캐시가 아닌 메인 메모리에서 읽고 쓰도록 합니다. 이는 변수 값의 가시성을 보장합니다.

 

private volatile boolean running = true;

 

java.util.concurrent 패키지

java.util.concurrent 패키지는 동시성 프로그래밍을 위한 고수준 API를 제공합니다. 예를 들어, ExecutorService는 스레드 풀을 관리하고, Future는 비동기 작업의 결과를 나타냅니다.

 

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.submit(() -> {
    System.out.println("Task is running.");
});
executor.shutdown();

 

결론

Java에서 스레드와 동시성 프로그래밍은 애플리케이션의 성능과 반응성을 크게 향상시킬 수 있는 강력한 도구입니다. 하지만, 동시성 프로그래밍은 복잡하며 동기화 이슈나 데이터 일관성 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서, 동시성 관련 기능을 올바르게 사용하고, 관련된 베스트 프랙티스를 숙지하는 것이 중요합니다. Java의 동시성 프로그래밍 기능을 잘 이해하고 활용한다면, 보다 효율적이고 안정적인 멀티스레드 애플리케이션을 개발할 수 있을 것입니다.