실전 예제로 배우는 스레드: 자바 스레드 프로그래밍 완벽 가이드
실전 예제로 배우는 스레드: 자바 스레드 프로그래밍 완벽 설명서
어렵게만 느껴졌던 자바 스레드 프로그래밍, 이제 실전 예제를 통해 쉽고 재미있게 배우세요! 이 글에서는 자바 스레드의 기본 개념부터 실제 코드 예제, 그리고 고급 개념까지 꼼꼼하게 다루어 여러분의 스레드 프로그래밍 실력을 한 단계 끌어올리는 데 도움을 드리고자 합니다.
1. 스레드란 무엇일까요?
스레드는 무엇일까요?
간단히 말해서, 스레드는 프로그램 내에서 동시에 실행되는 독립적인 실행 흐름을 의미해요. 단일 프로세스 내에서 다수의 스레드가 동시에 작업을 수행할 수 있기 때문에, 프로그램의 성능을 향상시키고 응답성을 높일 수 있답니다. 만약 여러분이 웹 브라우저를 사용하고 있다면, 각각의 탭은 별도의 스레드에서 실행될 가능성이 높아요. 하나의 탭이 응답하지 않더라도 다른 탭은 계속해서 작동하는 것을 보셨을 거예요. 바로 스레드 덕분이죠!
1.1 스레드와 프로세스의 차장점
스레드와 프로세스는 종종 혼동되지만, 핵심적인 차장점이 있어요. 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가지는 운영체제의 기본 실행 단위인 반면, 스레드는 동일한 프로세스 내에서 공유된 메모리 공간을 사용하는 실행 단위에요. 이러한 차이 때문에 스레드는 프로세스보다 생성과 관리가 더 가볍고, 스레드 간 통신이 더 효율적이에요.
2. 자바에서 스레드 생성하기
자바에서는 스레드를 생성하는 방법이 여러 가지 있어요. 가장 기본적인 방법은 Thread 클래스를 상속받는 것이고, 또 다른 방법은 Runnable 인터페이스를 구현하는 것이에요. 각 방법의 장단점을 비교해보면서 여러분에게 맞는 방법을 선택할 수 있도록 자세히 설명드릴게요.
2.1 Thread 클래스 상속
java
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread is running!");
}
}
위 코드처럼 Thread 클래스를 상속받아 run() 메소드를 오버라이딩하면 스레드를 생성할 수 있어요. run() 메소드 안에 스레드에서 실행할 코드를 작성하면 됩니다. MyThread 객체를 생성하고 start() 메소드를 호출하면 스레드가 시작돼요.
2.2 Runnable 인터페이스 구현
java
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyRunnable is running!");
}
}
Runnable 인터페이스를 구현하는 방법은 Thread 클래스를 상속받는 것보다 유연성이 뛰어나요. 하나의 클래스가 여러 인터페이스를 구현할 수 있기 때문이죠. Runnable 객체를 생성하고 이를 Thread 클래스의 생성자에 전달하여 스레드를 생성할 수 있어요.
java
Runnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
3. 스레드 동기화
여러 스레드가 동시에 공유된 자원에 접근할 때 발생할 수 있는 문제점과 해결 방법에 대해 알아볼게요. 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 접근하면 데이터 손상이나 예측할 수 없는 결과가 발생할 수 있으므로, 스레드 동기화가 매우 중요해요. 대표적인 동기화 방법으로는 synchronized 키워드와 Lock 인터페이스가 있어요.
3.1 synchronized 키워드
synchronized 키워드는 메소드나 코드 블록에 적용하여 동시 접근을 제어할 수 있어요. 한 번에 하나의 스레드만 synchronized 블록에 방문할 수 있도록 보장해줍니다.
public synchronized void increment() {
count++;
}
}
3.2 Lock 인터페이스
Lock 인터페이스는 synchronized 키워드보다 더욱 세밀한 동기화 제어를 제공해요. Lock 객체를 사용하여 스레드의 접근을 제어하고, 더욱 복잡한 동기화 시나리오를 처리할 수 있습니다.
4. 실전 예제: 파일 다운로드
여러 개의 파일을 동시에 다운로드하는 프로그램을 만들어 보면서 스레드의 활용법을 실제로 경험해볼 수 있어요. 다음은 간단한 파일 다운로드 스레드 예제에요. 각 스레드는 하나의 파일을 다운로드하며, 여러 스레드가 동시에 작동하여 다운로드 시간을 단축할 수 있습니다. (실제 다운로드 로직은 생략하고, 다운로드 시간을 시뮬레이션 했습니다.)
public class FileDownloader implements Runnable{ private String fileName;
public FileDownloader(String fileName){
this.fileName = fileName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("다운로드 시작: " + fileName);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep((long)(Math.random() * 5)); // 다운로드 시간 시뮬레이션
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("다운로드 완료: " + fileName);
}
}
다음은 이를 실행하는 메인 메소드의 예시입니다.
java
public class Main{
public static void main(String[] args){
for(int i=1; i<=5; i++){
Thread thread = new Thread(new FileDownloader("파일" + i + ".txt"));
thread.start();
}
}
}
5. 스레드 풀 (Thread Pool)
많은 수의 스레드를 생성하고 관리하는 것은 자원 낭비가 될 수 있어요. 스레드 풀은 미리 생성된 스레드들을 재사용하여 스레드 생성 및 관리 비용을 줄이는 효율적인 방법으로, ExecutorService 인터페이스를 통해 사용할 수 있어요.
6. 스레드의 우선순위
스레드의 우선순위를 설정하여 스레드 실행 순서를 제어할 수 있어요. 하지만 우선순위는 절대적인 것이 아니라, 단지 실행 가능성을 높이는 데에 불과하다는 점을 염두에 두어야 해요.
7. 요약
| 개념 | 설명 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 스레드란? | 프로그램 내에서 동시에 실행되는 독립적인 실행 흐름 | 성능 향상, 응답성 증가 | 동기화 문제 발생 가능 |
| Thread 상속 | Thread 클래스를 상속받아 스레드 생성 | 간결한 코드 | 다중 상속 불가 |
| Runnable 구현 | Runnable 인터페이스를 구현하여 스레드 생성 | 유연성 증가, 다중 상속 가능 | Thread 객체 생성 필요 |
| 스레드 동기화 | 여러 스레드가 공유 자원에 접근할 때 발생하는 문제를 해결하는 방법 | 데이터 손상 방지, 예측 가능한 결과 보장 | 성능 저하 가능 |
자주 묻는 질문 Q&A
Q1: 자바에서 스레드를 생성하는 방법에는 어떤 것들이 있나요?
A1: 자바에서는 Thread 클래스를 상속하거나 Runnable 인터페이스를 구현하는 두 가지 주요 방법으로 스레드를 생성할 수 있습니다.
Q2: 여러 스레드가 공유 자원에 접근할 때 발생하는 문제는 무엇이며, 어떻게 해결할 수 있나요?
A2: 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 접근하면 데이터 손상이나 예측 불가능한 결과가 발생할 수 있습니다. synchronized 키워드나 Lock 인터페이스를 사용하여 스레드 동기화를 통해 이 문제를 해결할 수 있습니다.
Q3: 스레드 풀(Thread Pool)을 사용하는 이유는 무엇인가요?
A3: 많은 수의 스레드를 생성하고 관리하는 것은 자원 낭비가 될 수 있습니다. 스레드 풀은 미리 생성된 스레드들을 재사용하여 스레드 생성 및 관리 비용을 줄여 효율성을 높입니다.
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