자바 - 블록 동기화

안녕하세요, 미래의 자바 마법사 여러분! ? 오늘은 자바 블록 동기화의 흥미로운 세계로 여행을 떠나보겠습니다. 프로그래밍에 새로운 사람이라도 걱정하지 마세요; 저는 수년간 학생들을 가르치며 한 번 더 이런 주제를 단계별로 안내해왔습니다. 그럼, 좋아하는 음료수를 들고 편하게 앉아서 같이 탐험해보세요!

기본 이해

블록 동기화에 들어가기 전에, 몇 가지 기본 개념을 빠르게 정리해보겠습니다. 여러분이 친구들과 함께 주방에서 음식을 만들어가는 것을 상상해보세요. 이는 자바에서 여러 스레드가 프로그램에서 함께 작업하는 것과 비슷합니다. 때로는 혼란을 피하기 위해 협력해야 합니다 - 이때 동기화가 필요합니다!

멀티스레딩이란?

멀티스레딩은 여러 주방장이 주방에서 각각 다른 일을 동시에 하고 있는 것과 비슷합니다. 자바에서는 이 "주방장"들을 스레드라고 부르며, 이들은 프로그램이 한 번에 여러 가지 일을 할 수 있게 합니다.

왜 동기화가 필요한가요?

이렇게 상상해보세요: 여러분과 친구가 동시에 소금 쉐이커를 쥐고 있습니다. 뭔가! 이는 프로그래밍에서 "레이스 조건"이라고 합니다. 동기화는 이러한 충돌을 방지하기 위해 한 번에 하나의 스레드만 공유 자원에 접근할 수 있도록 합니다.

자바의 블록 동기화

이제 주제로 블록 동기화에 집중해보겠습니다. 이는 한 번에 하나의 스레드만 특정 블록의 코드를 실행할 수 있도록 하는 방법입니다.

어떻게 동작하는가?

블록 동기화는 synchronized 키워드 뒤에 괄호 안에 록 역할을 하는 객체를 사용합니다. 한 번에 하나의 스레드만이 이 록을 가질 수 있어서 동기화 블록에 대한 독점 접근을 보장합니다.

간단한 예제를 살펴보겠습니다:

public class Counter {
private int count = 0;

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

public int getCount() {
return count;
}
}

이 예제에서는 increment() 메서드가 블록 동기화를 사용합니다. this 키워드는 현재 객체를 가리키며, 이를 록으로 사용합니다.

왜 블록 동기화를 사용하는가?

블록 동기화는 메서드 수준 동기화보다 유연합니다. 이는 여러분이 코드의 중요한 부분만 동기화할 수 있어서 성능을 향상시킬 수 있습니다.

동기화 없는 멀티스레딩 예제

동기화를 사용하지 않았을 때 어떤 일이 벌어질까요?

public class UnsafeCounter {
private int count = 0;

public void increment() {
count++;
}

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
UnsafeCounter counter = new UnsafeCounter();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();

System.out.println("Final count: " + counter.getCount());
}
}

이 코드를 여러 번 실행하면 다른 결과를 얻을 가능성이 있으며, 거의 2000이 아닙니다. 이는 스레드가 서로의 작업에 방해를 끼치기 때문입니다.

블록 수준에서 동기화된 멀티스레딩 예제

이제 블록 동기화를 사용하여 카운터를 수정해보겠습니다:

public class SafeCounter {
private int count = 0;
private Object lock = new Object(); // 우리는 이를 록으로 사용하겠습니다

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

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SafeCounter counter = new SafeCounter();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();

System.out.println("Final count: " + counter.getCount());
}
}

이제 여러 번 실행해도 항상 2000이 최종 카운트로 나옵니다. 이것이 동기화의 힘입니다!

메서드 수준에서 동기화된 멀티스레딩 예제

비교를 위해, 같은 결과를 얻기 위해 메서드 수준 동기화를 사용하는 방법도 보겠습니다:

public class MethodSynchronizedCounter {
private int count = 0;

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

public int getCount() {
return count;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MethodSynchronizedCounter counter = new MethodSynchronizedCounter();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
counter.increment();
}
});

t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();

System.out.println("Final count: " + counter.getCount());
}
}

이 접근 방식도 작동하지만, 전체 메서드를 동기화하기 때문에 메서드의 작은 부분만 동기화해야 한다면 과도한 동기화가 될 수 있습니다.

동기화 기술 비교

다음은 우리가 논의한 동기화 기술의 비교입니다:

기술	장점	단점
동기화 없음	빠르지만, 공유 자원에는 안전하지 않음	레이스 조건과 일관성 없는 결과를 초래할 수 있음
블록 동기화	세밀한 제어, 잠재적으로 더 나은 성능	동기화 블록의 신중한 배치가 필요
메서드 동기화	쉽게 구현 가능	과도한 동기화가 발생하며, 성능이 저하될 수 있음

결론

그렇게, 여러분! 자바 블록 동기화의 세계를 여행했습니다. 동기화는 바쁜 도시에서 교통 신호등과 같이 - 프로그램의 흐름을 관리하고 충돌을 방지하는 데 도움을 줍니다. 지혜롭게 사용하면, 멀티스레딩 프로그램이 부드럽게 및 안전하게 실행될 것입니다.

자바 모험을 계속할 때, 이러한 개념을 계속 연습해보세요. 여러분만의 멀티스레딩 애플리케이션을 만들고 다양한 동기화 기술을 실험해보세요.谁知道? 여러분이 세상을 바꾸는 다음 멀티스레딩 애플리케이션을 만들 수 있을지도 모릅니다!

코딩을 즐겁게, 여러분의 스레드가 항상 동기화되길! ?

Credits: Image by storyset