[Java] Thread

2 분 소요

JAVA : Thread 에 대해 파해쳐 보자.

Thread

자바는 멀티쓰레드를 지원
쓰레드라는 클래스를 통해 생성하고 관리
하나의 프로세스 내에서 동시에 여러 작업을 처리하기 위한 실행 단위
독립적으로 실행 가능한 코드 블록을 의미

생성방법

Thread 클래스 상속

run() 메서드 오버라이딩 하여 쓰레드가 실행할 코드 작성
start() 메서드 호출하여 쓰레드 실행

// Thread 클래스 상속
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread is running.");
    }
}

// Thread 클래스 실행 방법
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

Runnable 인터페드이스 구현

run() 메서드를 구현한 객체를 생성하여 Thread 클래스의 생성자에 전달
start() 메서드 호출하여 쓰레드 실행

// Runnable 인터페이스 구현
public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable is running.");
    }
}

// Runnable 구현체 실행 방법
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
    }
}

특징

각각의 쓰레드는 동시에 실행되어 서로 다른 쓰레드 간에 동기화 문제 발생 가능
- 해결 방법
  - synchronized 키워드, Lock 객체 등을 이용한 동기화 방법 제공
쓰레드 우선순위 설정하거나, sleep(), wait() 메서드 등을 이용하여 쓰레드의 실행을 일시 중지하거나 재개하는 등 기능 제공

Thread Local

각 쓰레드마다 독립적인 공간을 제공하여 쓰레드 간 데이터 누수 방지 및 안정성 보장
Spring 에서 ThreadLocal을 사용해 트랜젝션, 인증 등에서 사용되는 데이터를 쓰레드간에 분리
- 트랜젝션
  - Spring은 보통 DataSourceTransactionManager(PlatformTransactionManager의 구현체)를 통해 트랜잭션을 관리
  - PlatformTransactionManager는 TransactionSynchronizationManager를 사용
  - TransactionSynchronizationManager는 ThreadLocal을 사용해서 트랜잭션 처리 관련 데이터 저장
- 인증
  - Spring Security 에서는 현재 인증된 사용자 정보를 SecurityContextHolder를 통해 관리
  - SecurityContextHolder는 ThreadLocal를 사용해서 SecurityContext(= Authentication 관리)를 저장 관리

기능

set(T value) : 현재 쓰레드의 ThreadLocal에 값을 설정
get() : 현재 쓰레드의 ThreadLocal에서 값 반환
remove() : 현재 쓰레드의 ThreadLocal에서 값 삭제

ThreadLocal에 저장된 객체는 Thread가 종료되지 않는 이상 메모리에서 계속 보존 됨.

특히, Thread Pool을 사용하는 경우 Thread가 작업 완료 후 ThreadPool 에 반환 되어도 Thread 가 종료되지 않기 때문에 ThreadLocal은 여전히 살아있음.

메모리 누수 방지를 위해 작업 완료 후 remove() 메서드를 반드시 호출해서 값을 삭제 해야 함.

MDC

MDC, Mapped Diagnostic Context

로그 메시지에 특정 데이터를 쉽게 추가할 수 있도록 하여 디버깅 및 모니터링을 용이하게 해줌

ThreadLocal 을 이용하여 구현 됨

제공 기능
- put(String key, String val): 키-값 쌍으로 값을 저장
- get(String key): 키에 해당하는 값을 반환
- remove(String key): 키에 해당하는 값을 제거
- clear(): 모든 값을 제거

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.slf4j.MDC;

public class MyClass {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyClass.class);
    
    public void doSomething() {
        MDC.put("transactionId", "1234");
        logger.info("Doing something");
        MDC.clear(); // Thread Pool 사용 시 Thread Local에 저장된 값이 재사용되는 것과 메모리에 계속 남아있는 것을 막기 위해 필수
    }
}

TaskExecutor

쓰레드 풀을 이용하여 비동기 작업을 처리할 수 있도록 지원하는 인터페이스
쓰레드를 직접 생성하고 관리할 필요 없이 Spring 에서 제공하는 쓰레드 풀을 이용하여 비동기 작업 처리 가능
비동기 처리 결과를 Future 객체로 반환하여 작업 결과를 동기적으로 처리할 수 있도록 지원
@Async 어노테이션을 통해 메서드를 비동기적으로 실행 가능 (단, @EnableAsync 어노테이션을 포함한 Java Config 클래스 필요)

@Component
public class MyService {

  private final ThreadPoolTaskExecutor executor;

  public MyService() {
    this.executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    executor.setCorePoolSize(5);
    executor.setMaxPoolSize(10);
    executor.setQueueCapacity(100);
    executor.setThreadNamePrefix("MyThread-");
    executor.initialize();
  }

  public void doAsyncTask() {
    executor.execute(() -> {
      // 비동기 작업 코드
    });
  }
}

InterruptedException

Java 멀티스레딩 환경에서 사용되는 Exception 중 하나

Thread가 블로킹 되어 있을 때 interrupt() 메서드가 호출되어 해당 Thread를 깨울 때 발생할 수 있다.

Thread가 블로킹 된 상태에서 interrupt() 메서드가 호출되면 Thread는 InterruptedException을 발생시키며,

이는 일반적으로 Thread를 종료시키거나 다른 처리를 진행하도록 한다.

InterruptedException은 sleep(), wait(), join()과 같은 Thread의 블로킹 메서드 호출 시 발생할 수 있으며,

해당 Exception이 발생하면 Thread 상태가 변경될 수 있기 때문에 InterruptedException을 발생시키는 메서드를 호출할 때는 반드시 try-catch 블록으로 예외처리를 해줘야 한다.

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Tony Jun