[Java] Thread 이해하기

이 글에서는 Thread 클래스는 'Thread', 개념적 의미의 스레드는 '스레드'로 표기한다.

먼저 프로세스와 스레드의 차이에 대해 잘 모르는 사람들은 이 글을 읽기 바란다.

[OS] 프로세스와 스레드

 

스레드를 생성하는 방법으로는 두 가지가 있다.

1. implements Runnable
2. extends Thread

 

🔻 Runnable  vs Thread

어느 것을 이용해 스레드를 생성하는 것이 좋을까? 어느 쪽이든간에 별 차이는 없지만 Thread 클래스를 상속받으면 다른 클래스를 상속받을 수 없기 때문에 Runnable 인터페이스를 구현하는 방법이 일반적이다.

 

➕ 인터페이스의 장점: https://yeonyeon.tistory.com/208

[Java] 인터페이스를 사용하자!

 

✨ Runnable

• 스레드를 생성하는 모든 클래스는 Runnable 구현이 필수적

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

 

🌠 run()

When an object implementing interface Runnable is used to create a thread, starting the thread causes the object's run method to be called in that separately executing thread.
ㅡ Oracle Docs

 

 스레드 생성을 위해 Runnable 인터페이스를 구현하는 객체를 만들어보자. 생성된 스레드를 시작하면 기존에 실행 중이던 스레드에서 run 메서드가 호출된다. 예제 코드를 통해 확인해보자.

 

public class App {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new RunnableThread());

        System.out.println("before start: " + Thread.currentThread());
        thread.start(); // 스레드 실행
        System.out.println("after start: " + Thread.currentThread());

        System.out.println("before join: " + Thread.currentThread());
        thread.join(); // thread 작업 끝날 때까지 메인 스레드 일시정지
        System.out.println("after join: " + Thread.currentThread());
    }


    private static final class RunnableThread implements Runnable {
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("run method: " + Thread.currentThread());
        }
    }
}

run 메서드가 실행된 스레드만 다르다

 

🔻 왜 start() 메서드가 아닌 join() 메서드 호출 후에 프린트 될까?

먼저 동시성과 병렬성이란 단어의 차이를 인지해야 한다. 

• 동시성; Concurrency
  : 동시 실행되는 것처럼 보임
  
  
• 병렬성; Parallelism
  : 실제로 동시에 실행

 

더 자세히 보기 👉 https://yeonyeon.tistory.com/270

동시성 (Concurrency) vs 병렬성 (Parallelism)

 

 run() 메서드가 join() 메서드보다 나중에 실행된 것처럼 보이는 이유는 스레드가 병렬로 실행되고 있기 때문이다. 위 예제의 결과 화면을 보면 main 스레드와 Thread-0 스레드의 존재를 확인할 수 있다. 이 스레드들은 병렬로 실행되고 있다. main 메서드의 중간에서 호출하는 join() 메서드는 Thread-0 스레드의 작업이 종료될 때까지 main 스레드를 일시중지 시킨다. Thread-0의 모든 작업(예제코드로 따지면 run() 메서드 실행하기)이 끝나고나서야 "after join: ~~"를 출력하는 Main 스레드의 작업을 실행할 수 있게 된다.

 

위 예제 코드의 흐름

 

병렬로 실행되는 멀티 스레드

 

 

✨ Thread

• 스레드를 생성하는 또다른 방법
• Thread 클래스는 Runnable을 구현

public class Thread implements Runnable { ... }

 

🌠 스레드 상태

Thread와 관련된 메서드들을 소개하기 앞서 스레드의 상태에 대해서 알아보자. 스레드 상태 종류는 아래와 같다. 노란 동그라미 안에 있는 글씨는 스레드 상태의 한글/영문 표기이고 갈색 글씨로 쓰여있는 start(), notify() 등은 Thread 클래스의 메서드명이다.

 

다른 상태들과는 달리 일시 정지에는 여러 종류가 존재한다.

• WAITING: 다른 스레드가 통지할 때까지 기다리는 상태
• TIMED_WAITING: 주어진 시간 동안 기다리는 상태
• BLOCKED: 사용하려는 객체의 락이 풀릴 때까지 기다리는 상태

 

🌠 start()

• 스레드를 실행 대기 상태로 만듦
• 실행대기 상태에 있다가 자신의 차례가 오면 실행
  (실행 순서는 OS의 스케쥴러가 작성한 스케쥴에 의해 결정)
• Thread는 단 한번의 start()만 가능

 

🔻 Thread 여러번 start하기

스레드를 여러번 시작하면 IllegalThreadStateException이 발생한다.

public static void main(String[] args) {
    try {
        Thread thread = new ExtendsThread();
        thread.start();
        thread.start();
        
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

오류 화면

 

여러번 start()를 호출하고 싶다면 새로운 스레드를 생성해야 한다.

(새로운 스레드를 생성한거니 사실상 한 스레드를 여러번 start하는 방법은 없다..)

public static void main(String[] args) {
    try {
        Thread thread = new ExtendsThread();
        thread.start();

        thread = new ExtendsThread();
        thread.start();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

통과!

 

 

🌠 interrupt()

• 일시 정지 상태의 스레드에서 InterruptedException 예외 발생
• 예외 처리 코드(catch)에서 실행 대기 상태 도는 종료 상태로 갈 수 있게 함
• 유사한 메서드로는 stop() 메서드가 있음 (Deprecated)

 

🔻 interrupt 예제

public class App {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread());
        Thread thread = new Thread(new RunnableThread());
        thread.start();
        System.out.println("before interrupt: " + thread.isInterrupted());
        thread.interrupt();
        System.out.println("after interrupt: " + thread.isInterrupted());
    }


    private static class RunnableThread implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }
}

 

 

🌠 wait(), notify(), notifyAll()

• Thread 클래스에서 생성한 메서드가 아닌 Object 클래스의 메서드
  
  
•  wait()
  • : synchronized 블록 내에서 스레드를 일시 정지 상태로 만듦
  • wait(long millis) 등을 통해 시간을 주면 해당 시간 동안만 일시 정지로 만듦
  • 유사한 메서드로는 Thread의 suspend()가 있음 (Deprecated)
    
    
• notify(), notifyAll()
  • : wait() 메서드에 의해 일시 정지 상태에 있는 스레드를 실행 대기 상태로 변경
  • 유사한 메서드로는 Thread의 resume()가 있음 (Deprecated)

 

🌠 sleep()

• 주어진 시간 동안 스레드를 일시 정지 상태로 만듦

 

🌠 join()

• 다른 스레드의 종료 대기
  • join() 메서드를 호출한 스레드를 일시 정지로 전환
  • join() 메서드를 멤버로 갖는 스레드가 종료되거나 매개값으로 주어진 시간이 지나면 실행 대기 상태가 됨
• 예제는 상단의 '왜 start() 메서드가 아닌 join() 메서드 호출 후에 프린트 될까?' 참고

 

🌠 yield()

• 실행 중에 우선순위가 동일한 다른 스레드에게 실행 양보
• 자신은 실행 대기 상태로 전환

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참고

• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Thread.html
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runnable.html
• 이것이 자바다2 / 신용권 / 한빛미디어
• 자바의 정석 / 남궁성 / 도우출판