파이썬 - 다중 스레드

안녕하세요, 미래의 파이썬 마법사 여러분! 오늘은 파이썬에서 다중 스레드의 세계로 흥미진진한 여정을 떠날 거예요. 프로그래밍에 처음이라도 걱정 마세요. 저는 여러분의 친한 가이드가 될 테니까, 이 주제를 단계별로 탐구해볼 거예요. 그럼, 가상의 마법봉을 준비해 (키보드를), 함께 뛰어들어볼까요!

Python - Multithreading

다중 스레드란 무엇인가요?

파이썬 스레드로 마법을 부를 때까지 기다리지 마세요. 먼저 다중 스레드가 무엇인지 이해해야 해요. 바쁜 주방에서 저는 셰프라고 상상해봅시다. 혼자서 요리를 하면 한 번에 하나의 일만 할 수 있어요 - 채소를 다듬고, 물을 끓이고, 고기를 볶는 식입니다. 하지만 여러 손을 가지고 다른 일을 동시에 할 수 있다면 어떤가요? 이것이 바로 다중 스레드가 프로그램에 던지는 매커니즘입니다!

다중 스레드는 단일 프로세스 내에서 여러 작업을 동시에 실행할 수 있게 해줍니다. 여러 셰프(스레드)가 동일한 주방(프로세스)에서 함께 일하며 더 빠르고 효율적으로 맛있는 음식(프로그램 출력)을 준비하는 것과 같아요.

프로세스와의 비교

이제, "하지만 선생님, 프로세스에 대해서도 들었어요. 스레드와 프로세스의 차이는 무엇인가요?"라고 궁금해할지도 모르겠어요. ع락하죠, 이건 잘 설명해 드릴게요:

리소스 사용: 스레드는 방을 공유하는 형제(메모리 공간)처럼, 프로세스는 별도의 집을 가진 이웃처럼입니다. 스레드는 더 가볍고 리소스를 공유하여 특정 작업에 더 효율적입니다.
커뮤니케이션: 스레드는 변수를 공유하여 쉽게 대화할 수 있지만, 프로세스는 서로에게 이야기하려면 특별한 "전화기"(프로세스 간 커뮤니케이션)를 사용해야 합니다.
오버헤드: 스레드를 생성하고 관리하는 것은 일반적으로 프로세스보다 더 빠르고 적은 시스템 리소스를 필요로 합니다.
복잡성: 스레드는 프로그램을 더 빠르게 할 수 있지만, 복잡성을 도입합니다. 마치 공중 투구를 할 때처럼 - 잘 하면 재미있고 효율적이지만, 신중하지 않으면 볼을 떨어트릴 수도 있습니다!

파이썬에서의 스레드 처리 모듈

파이썬은 용맹한 언어이므로 우리에게 스레드를 작업할 수 있는 여러 모듈을 제공합니다. 주요 두 가지는 다음과 같습니다:

threading: 이것은 스레드를 작업할 때 사용하는 고수준 인터페이스입니다. 마치 여러분의 친한 마법사 학생처럼 많은 무거운 일을 대신 해줍니다.
_thread: 이것은 저수준 인터페이스입니다. 마치 오래된 마법책처럼 강력하지만, 올바르게 사용하려면 더 많은 전문 지식이 필요합니다.

오늘의 마법적 여정에서는 더 비전문가 친화적이고 널리 사용되는 threading 모듈에 집중할 거예요.

새 스레드 시작

좋아요, 우리의 첫 번째 스레드 마법을 부를 차례입니다! 여기서는 새 스레드를 생성하고 시작하는 방법을 보여드릴게요:

import threading
import time

def print_numbers():
for i in range(5):
time.sleep(1)
print(f"Thread 1: {i}")

# 새 스레드 생성
thread1 = threading.Thread(target=print_numbers)

# 스레드 시작
thread1.start()

# 메인 스레드는 계속 실행
for i in range(5):
time.sleep(1)
print(f"Main thread: {i}")

# thread1이 끝날 때까지 기다리기
thread1.join()

print("All done!")

이 마법의 부르는 방법을 분석해봅시다:

threading와 time 모듈을 임포트합니다.
print_numbers() 함수를 정의하여 스레드가 실행할 함수입니다.
새 스레드 객체를 생성하고, 실행할 함수를 지정합니다.
start() 메서드를 사용하여 스레드를 시작합니다.
메인 스레드는 자신의 루프를 계속 실행합니다.
join()을 사용하여 프로그램을 끝내기 전에 우리의 스레드가 끝날 때까지 기다립니다.

이 코드를 실행하면, 스레드 간의 번갈아가는 번호를 보며 동시 실행을 보여줄 거예요!

스레드 동기화

이제, 우리의 셰프 도우미가 같은 도구를 동시에 사용하려고 시도하는 상황을 상상해봅시다 - 혼란스러울 텐데요? 이때는 스레드 동기화가 필요합니다. 우리는 한 번에 하나의 스레드만이 공유 자원에 접근할 수 있도록 록을 사용합니다.

여기 예제를 보여드릴게요:

import threading
import time

# 공유 자원
counter = 0
lock = threading.Lock()

def increment_counter():
global counter
for _ in range(100000):
lock.acquire()
counter += 1
lock.release()

# 두 개의 스레드 생성
thread1 = threading.Thread(target=increment_counter)
thread2 = threading.Thread(target=increment_counter)

# 스레드 시작
thread1.start()
thread2.start()

# 두 스레드가 모두 끝날 때까지 기다리기
thread1.join()
thread2.join()

print(f"Final counter value: {counter}")

이 예제에서는 록을 사용하여 한 번에 하나의 스레드만이 카운터를 증가시킬 수 있도록 하여 경쟁 상황을 방지합니다.

다중 스레드 우선순위 큐

마지막으로, 다중 스레드의 실용적인 응용 사례 중 하나를 살펴보겠습니다 - 우선순위 큐입니다. 병원 응급실에서 환자들이 상황의 심각성에 따라 치료를 받는다는 것을 상상해봅시다.

import threading
import queue
import time
import random

# 우선순위 큐 생성
task_queue = queue.PriorityQueue()

def worker():
while True:
priority, task = task_queue.get()
print(f"Processing task: {task} (Priority: {priority})")
time.sleep(random.uniform(0.1, 0.5))  # 작업 시뮬레이션
task_queue.task_done()

# 워커 스레드 생성하고 시작
for _ in range(3):
thread = threading.Thread(target=worker, daemon=True)
thread.start()

# 큐에 작업 추가
for i in range(10):
priority = random.randint(1, 5)
task = f"Task {i}"
task_queue.put((priority, task))

# 모든 작업이 완료될 때까지 기다리기
task_queue.join()
print("All tasks completed!")

이 예제는 여러 스레드가 우선순위 큐에서 작업을 효율적으로 처리하는 방법을 보여줍니다.

결론

축하합니다, 어린 파이썬 마법사 여러분! 여러분은 파이썬의 다중 스레드 세계로 첫 걸음을 내딛었습니다. 기억하세요, 위대한 힘은 위대한 책임과 함께 옵니다 - 스레드를 지혜롭게 사용하면 프로그램을 더 빠르고 효율적으로 만들 수 있습니다.

여기 우리가 다룬 주요 스레드 메서드의 빠른 참조 표가 있습니다:

메서드	설명
`Thread(target=function)`	지정된 함수를 실행할 새 스레드를 생성합니다
`start()`	스레드의 활동을 시작합니다
`join()`	스레드가 완료될 때까지 기다립니다
`Lock()`	스레드 동기화를 위한 록을 생성합니다
`acquire()`	록을 획득합니다
`release()`	록을 반납합니다

숙지하고, 호기심을 지켜봐, 곧 스레드를 마치 음악술가처럼 협상할 수 있는 파이썬 마estro가 될 거예요! 즐거운 코딩!

Credits: Image by storyset