Java ‐ wait와 notify는 동시성 유틸리티를 애용하라[Effective Java Item 81] - thought-corner/Backend-PlayGround GitHub Wiki
wait()와 notify()
wait()와 notify()는 쓰레드의 상태 제어를 위한 메서드이다.
wait() : 가지고 있던 고유 락을 해제하고 쓰레드를 잠들게 하는 역할을 하는 메서드notify() : 잠들어 있던 쓰레드 중 임의로 하나를 골라 꺠우는 역할을 하는 메서드
public class ThreadB extends Thread {
int total = 0; // 누적 값을 저장할 변수 (기존 코드 보완)
// 해당 쓰레드가 실행되면 자기 자신의 모니터링 락을 획득
// 5번 반복하면서 0.5초씩 쉬면서 total에 값을 누적
// 그후에 notify()메소드를 호출하여 wait하고 있는 쓰레드를 깨움
@Override
public void run() {
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i + "를 더합니다.");
total += i;
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
notify(); // wait하고 있는 쓰레드를 깨움
}
}
}
public class ThreadA {
public static void main(String[] args) {
// 앞에서 만든 쓰레드 B를 만든 후 start
// 해당 쓰레드가 실행되면, 해당 쓰레드는 run메소드 안에서 자신의 모니터링 락을 획득
ThreadB b = new ThreadB();
b.start();
// b에 대하여 동기화 블럭을 설정
// 만약 main쓰레드가 아래의 블록을 위의 Thread보다 먼저 실행되었다면 wait를 하게 되면서 모니터링 락을 놓고 대기
synchronized (b) {
try {
// b.wait()메소드를 호출.
// 메인쓰레드는 정지
// ThreadB가 5번 값을 더한 후 notify를 호출하게 되면 wait에서 깨어남
System.out.println("b가 완료될때까지 기다립니다.");
b.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 깨어난 후 결과를 출력
System.out.println("Total is: " + b.total);
}
}
}
wait()과 notify()는 올바르게 사용하기가 위와 같이 아주 까다롭기 때문에 고수준 동시성 유틸리티를 사용하는 것이 좋다.
고수준 동시성 유틸리티 1 - 동시성 컬렉션
- 표준 컬렉션 + 동시성 = 동시성 컬렉션
- 동시성 컬렉션의 동시성을 무력화하는 것은 불가능하며, 외부에서 락을 걸면 오히려 속도가 느려진다. 동시성을 무력화하지 못하므로 여러 메서드를 원자적으로 묶어 호출할 수도 없다.
- 상태 의존적 메서드 - 여러 기본 동작들을 하나로 묶는 상태 의존적 메서드가 추가(ex.
putIfAbsent())
Collections.synchronized~ - Collections에서 제공해주는 synchronized~()를 사용하여 동기화한 컬렉션을 만드는 것보다 동시성 컬렉션을 사용하는 것이 성능적으로 좋다.
고수준 동시성 유틸리티 2 - 동기화 장치
- 컬렉션 인터페이스 중 일부는 작업이 성공적으로 완료될 때까지 기다리도록 확장되었다.
public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {
/**
* Retrieves and removes the head of this queue, waiting if necessary
* until an element becomes available.
*
* @return the head of this queue
* @throws InterruptedException if interrupted while waiting
*/
E take() throws InterruptedException;
}
BlockingQueue의 take() 메서드는 큐의 원소를 꺼내는 역할을 하는데, 만약 큐가 비어있다면 새로운 원소가 추가될 때까지 기다린다.
동기화 장치의 종류 1 - CountDownLatch, Semaphore
- 하나 이상의 쓰레드가 또 다른 하나 이상의 쓰레드 작업이 끝날 때까지 기다리게 한다.
- 생성할 때
int값을 받는데, 이 값이 countDown()을 몇 번 호출해야 대기 중인 쓰레드를 꺠우는지 결정한다.
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
try {
long result = time(executorService, 3, () -> System.out.println("hello"));
System.out.println("총 걸린 시간 : " + result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
executorService.shutdown();
}
}
public static long time(Executor executor, int concurrency, Runnable action) throws InterruptedException {
CountDownLatch ready = new CountDownLatch(concurrency);
CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch done = new CountDownLatch(concurrency);
for (int i = 0; i < concurrency; i++) {
executor.execute(() -> {
ready.countDown(); // 타이머에게 준비가 됐음을 알린다.
try {
// 모든 작업자 스레드가 준비될 때까지 기다린다.
start.await();
action.run();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
} finally {
// 타이머에게 작업을 마쳤음을 알린다.
done.countDown();
}
});
}
ready.await(); // 모든 작업자가 준비될 때까지 기다린다.
long startNanos = System.nanoTime();
start.countDown(); // 작업자들을 깨운다.
done.await(); // 모든 작업자가 일을 끝마치기를 기다린다.
return System.nanoTime() - startNanos;
}
}
그럼에도 불구하고 wait()와 notify() 메서드를 사용해야하는 상황이라면?
- 반드시 동기화 영역 안에서 사용해야 하며, 항상 반복문 안에서 사용해야 한다.
synchronized (obj) {
while (조건이 충족되지 않았다) {
obj.wait(); // 락을 놓고, 깨어나면 다시 잡는다.
}
... // 조건이 충족됐을 때의 동작을 수행한다.
}
- 반복문 밖에서 절대 호출하면 안 된다. 또한 대기 전에 조건을 검사해 조건을 이미 충족했다면
wait()를 호출하지 않게 해야 하는데, 이는 응답 불가 상태를 예방하기 위해서이다.
- 한편 대기한 이후 조건을 검사해 조건을 충족하지 않았을 때, 다시 대기하게 하는 경우도 있는데 이는 조건이 만족되지 않아도 쓰레드가 깨어날 수 있는 상황이 몇 가지 있기 때문이다.
- 일반적으로
notify()보다 notifyAll()이 안전하다.