자바 - 멀티스레딩: 초보자 가이드

안녕하세요, 자바 프로그래밍에 도전하는 여러분! 오늘 우리는 자바 멀티스레딩의 세계로 흥미로운 여정을 떠납니다. 프로그래밍 초보자라도 걱정 마세요 - 저는 여러분의 친절한 안내자가 되어, 이 주제를 단계별로 풀어나갈 것입니다. 커피(또는 차, 당신이 좋아하는 음료를) 한 잔을 손에 쥐고, 함께 뛰어들어 보겠습니다!

Java - Multithreading

멀티스레딩이란?

상상해 보세요, 복잡한 식사를 준비하려고 부엌에 있는 상황입니다. 당신은 채소를 썰고, 파스타를 끓이고, 소스를 준비하는 등 모든 일을 차례대로 할 수 있습니다. 하지만 이 모든 작업을 동시에 수행할 수 있다면 더 효율적이지 않을까요? 바로 이런 멀티스레딩이 우리의 프로그램을 위해 가능하게 합니다!

간단히 말하면, 멀티스레딩은 프로그램이 여러 작업을 동시에 수행할 수 있게 해주는 기능입니다. 이러한 각 작업을 "스레드"라고 부르며, 독립적으로 실행되지만 필요에 따라 자원을 공유할 수 있습니다.

멀티스레딩을 사용하는 이유

"왜 멀티스레딩을 귀찮게 해야 하나요?"라고 궁금해할 수 있습니다. 그럼 작은 이야기를 들려드리겠습니다.

처음 프로그래밍을 시작할 때, 저는 인터넷에서 여러 파일을 다운로드하는 간단한 애플리케이션을 만들었습니다. 잘 작동했지만, 한 파일씩 다운로드하는 것이 너무 느렸습니다. 그런 다음 멀티스레딩에 대해 배우고, 그것을 프로그램에 적용하니, 바로 변화가 났습니다! 파일들이 동시에 다운로드되었고, 전체 과정이 훨씬 더 빨라졌습니다.

멀티스레딩은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

성능과 효율성 향상
더 나은 자원 활용
GUI 애플리케이션에서 사용자 경험 향상
비동기 작업 가능

스레드의 수명 주기

코딩을 시작하기 전에, 스레드의 수명 주기를 이해해 보겠습니다. 이는 벌레의 수명 주기와 비슷하지만, 더 많은 코딩과 덜한 날아다님!

신생: 스레드가 생성되었지만 아직 시작되지 않았습니다.
실행 가능: 스레드는 실행할 준비가 되었고 CPU 시간을 기다리고 있습니다.
실행 중: 스레드는 작업을 수행하고 있습니다.
봉쇄/대기: 스레드는 일시적으로 비활성화되었습니다 (예: I/O나 다른 스레드를 기다림).
종료: 스레드가 작업을 완료하고 죽었습니다.

이제 자바에서 스레드를 생성하고 사용하는 방법을 보겠습니다.

자바에서 스레드 생성

자바에서 스레드를 생성하는 두 가지 주요 방법이 있습니다:

1. Runnable 인터페이스 구현

이 방법은 자신의 클래스를 Thread 클래스를 확장하지 않도록 해주므로, 필요에 따라 다른 클래스를 확장할 수 있어 더 나은 접근 방법으로 간주됩니다.

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

public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.start();
}
}

이 예제에서:

MyRunnable 클래스를 Runnable 인터페이스를 구현하여 만듭니다.
run() 메서드를 오버라이드하여 스레드가 수행할 작업을 정의합니다.
main 메서드에서 MyRunnable 인스턴스를 만들고 새로운 Thread 객체에 전달합니다.
start() 메서드를 호출하여 스레드 실행을 시작합니다.

2. Thread 클래스 확장

이 접근 방법은 간단하지만 덜 유연합니다.

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

public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}

여기서:

MyThread 클래스를 Thread 클래스를 확장하여 만듭니다.
run() 메서드를 오버라이드합니다.
main 메서드에서 MyThread 인스턴스를 만들고 start() 메서드를 호출합니다.

스레드 우선순위

교실에서 일부 학생이 다른 학생보다 더 자주 질문을 받는 것처럼, 스레드도 다양한 우선순위를 가질 수 있습니다. 우선순위는 1(최소)에서 10(최대) 사이에 있으며, 기본값은 5입니다.

public class PriorityDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> System.out.println("I'm thread 1"));
Thread t2 = new Thread(() -> System.out.println("I'm thread 2"));

t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); // 우선순위 1
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); // 우선순위 10

t1.start();
t2.start();
}
}

이 예제에서 t2가 더 높은 우선순위를 가지므로, t1보다 먼저 실행될 가능성이 높습니다. 하지만 스레드 스케줄링은 예측할 수 없으므로, 우선순위에 너무 의존하지 마세요!

중요한 스레드 메서드

Thread 클래스의 몇 가지 중요한 메서드를 살펴보겠습니다:

메서드	설명
start()	스레드를 시작하고 run() 메서드를 호출합니다
run()	스레드가 수행할 작업을 정의합니다
sleep(long millis)	스레드를 지정된 밀리초 동안 중지합니다
join()	스레드가 종료할 때까지 기다입니다
isAlive()	스레드가 활동 중인지 확인합니다
interrupt()	스레드를 중단합니다

다음은 이러한 메서드를 사용한 간단한 예제입니다:

public class ThreadMethodsDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("Thread is working: " + i);
try {
Thread.sleep(1000); // 1초 동안 중지
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Thread was interrupted!");
return;
}
}
});

thread.start();
System.out.println("Thread is alive: " + thread.isAlive());

Thread.sleep(3000); // 메인 스레드가 3초 동안 중지
thread.interrupt(); // 스레드 중단

thread.join(); // 스레드가 종료할 때까지 기다림
System.out.println("Thread is alive: " + thread.isAlive());
}
}

이 예제는 스레드를 시작하고, 활동 중인지 확인하고, 중지하고, 중단하고, 종료할 때까지 기다리는 방법을 보여줍니다.

주요 자바 멀티스레딩 개념

기본 사항을 다루었으므로, 몇 가지 고급 멀티스레딩 개념을 간단히 다루겠습니다:

동기화: 동시에 하나의 자원에 접근할 수 있는 스레드를 보장합니다.
데드락: 두 개 이상의 스레드가 서로의 락을 기다리는 상태로 혼잡합니다.
스레드 풀: 작업을 기다리는 작업자 스레드 그룹으로 여러 번 재사용할 수 있습니다.
동기 컬렉션: 멀티스레드 환경에서 사용하기 위해 설계된 스레드 안전한 컬렉션입니다.

이러한 개념은 효율적이고 버그 없는 멀티스레딩 애플리케이션을 작성하는 데 필수적이지만, 이는 다른 날에 다루는 주제입니다!

결론

축하합니다! 자바 멀티스레딩의 세계로 첫 걸음을 내디디셨습니다. 스레드가 무엇인지, 어떻게 생성하고 사용하는지, 그리고 몇 가지 기본 메서드를 다루는 방법을 배웠습니다.

멀티스레딩은 강력한 도구이지만, 주의 깊게 사용하지 않으면 복잡성과 잠재적 버그를 유발할 수 있습니다. 자바 여정을 계속하면서 계속 연습하고 고급 멀티스레딩 개념을 탐구하세요.

행복한 코딩을 기원하며, 스레드가 항상 원활하게 실행되길 바랍니다!

Credits: Image by storyset