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경쟁 상태(Race Condition)란
•
공유 자원에 여러 프로세스 / 스레드가 동시에 접근할 때, 발생
•
실행 순서에 따라 연산의 결과값이 변할 수 있다.
•
Java 는 멀티 스레드를 지원하는 언어이므로 경쟁 상태가 발생할 위험이 높다
경쟁 상태 해결 방법
1. 세마포어(Semaphore)
•
공유 자원의 데이터를 여러 프로세스가 접근하는 것을 막는 것
•
세마포어의 값을 확인하고 해당 자원이 사용중인지 확인
◦
자원을 사용하지 않는 상태가 되면, 대기중인 프로세스가 즉시 자원을 이용
◦
다른 프로세스에 의해 사용중인 경우, 재시도 전에 일정시간 대기
•
비교적 긴 시간을 확보하는 리소스에 이용
2. 뮤텍스(Mutex)
•
공유 자원을 가진 스레드들의 실행시간이 겹치지 않도록 하는 것
◦
상호 배제(Mutual Exclution) 되도록 하는 기술
•
Locking 메커니즘으로 하나의 스레드가 뮤텍스를 얻어 공유 자원에 접근한다
•
뮤텍스를 얻은 스레드만이 공유 자원을 사용 완료했을 때 뮤텍스를 해제할 수 있다.
세마포어와 뮤텍스의 차이
•
뮤텍스
◦
Locking 메커니즘으로 락을 걸은 쓰레드만이 임계 영역을 나갈때 락을 해제할 수 있다.
•
세마포어
◦
Signaling 메커니즘으로 락을 걸지 않은 쓰레드도 signal을 사용해 락을 해제할 수 있다.
자바에서의 경쟁 상태
•
동일한 리소스를 여러 스레드가 동시에 접근 / 변경이 가능하므로 경쟁상태가 발생할 수 있다
해결 방법
•
Java에서는 동기화 기법으로 상호배제를 구현한 Monitor를 Object내부에 구현하여 모든 인스턴스에 Thread동기화를 가능하게 한다.
•
Monitor를 활용하기 위해 synchronized 키워드를 이용
◦
lock, unlock을 걸어 처리
◦
현재 데이터를 사용하고 있는 스레드를 제외한 다른 스레드는 데이터에 접근할 수 없도록 막는다
◦
synchronized 키워드를 너무 많이 사용하면 성능이 저하될 수 있다
메서드에서 사용하는 경우
public synchronized void method() {
...
}
Java
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객체 변수에 사용하는 경우(block문)
private Object obj = new Object();
public void exampleMethod() {
// obj에
synchronized(obj) {
...
}
}
Java
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경쟁 상태 예시
•
스레드의 동기화 없이 변수 c 를 +1 후 -1 하는 경우
Counter class
public class Counter implements Runnable {
private int c = 0;
public void increment() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
//Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
c++;
}
public void decrement() {
c--;
}
public int getValue() {
return c;
}
@Override
public void run() {
//incrementing
this.increment();
System.out.println("Value for Thread After increment " + Thread.currentThread().getName() + " " + this.getValue());
//decrementing
this.decrement();
System.out.println("Value for Thread at last " + Thread.currentThread().getName() + " " + this.getValue());
}
}
Java
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Main class
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Counter counter = new Counter();
Thread t1 = new Thread(counter, "Thread-1");
Thread t2 = new Thread(counter, "Thread-2");
Thread t3 = new Thread(counter, "Thread-3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
Java
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실행 결과
Value for Thread After increment Thread-1 2
Value for Thread After increment Thread-3 2
Value for Thread After increment Thread-2 2
Value for Thread at last Thread-3 0
Value for Thread at last Thread-2 -1
Value for Thread at last Thread-1 1
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1, 0이 번갈아가며 나올것이라는 예상과는 다르게 값이 섞여서 나온다
경쟁 상태 해결 예시
Counter class
public class Counter implements Runnable {
private int c = 0;
public void increment() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
//Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
c++;
}
public void decrement() {
c--;
}
public int getValue() {
return c;
}
@Override
public void run() {
synchronized (this){
//incrementing
this.increment();
System.out.println("Value for Thread After increment " + Thread.currentThread().getName() + " " + this.getValue());
//decrementing
this.decrement();
System.out.println("Value for Thread at last " + Thread.currentThread().getName() + " " + this.getValue());
}
}
}
Java
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실행 결과
Value for Thread After increment Thread-1 1
Value for Thread at last Thread-1 0
Value for Thread After increment Thread-3 1
Value for Thread at last Thread-3 0
Value for Thread After increment Thread-2 1
Value for Thread at last Thread-2 0
Plain Text
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•
원하는 결과가 나온것을 확인할 수 있다
참고. Spring에서의 경쟁상태 해결
@Transactional 과 synchronized 을 사용한 메서드에서의 경쟁상태 해결
•
@Transactional 어노테이션은 Spring AOP이고 새로운 프록시를 생성하게 된다
•
따라서 동기화 된 메서드가 종료되기 전에 트랜잭션 프록시가 진행될 수 있다
Thread1: |--Begin--|--increase--|--Commit-->
Thread2: |--------Begin--------|--decrease--|--Commit-->
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•
이러한 문제를 피하기 위해서, @Transactional 을 필요한 경우에만 사용하는 것이 좋다
