[JAVA] 스레드 제어와 생명주기

모달 2024. 9. 18. 15:27

2024. 9. 18. 15:27

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스레드 정보

Thread 클래스에서 제공하는 메서드를 이용하여 스레드의 정보를 확인할 수 있음

public class ThreadInfoMain {

    public static void main(String[] args) {
        // main 스레드
        Thread mainThread = Thread.currentThread();
        log("mainThread = " + mainThread);
        log("mainThread.threadId()=" + mainThread.threadId());
        log("mainThread.getName()=" + mainThread.getName());
        log("mainThread.getPriority()=" + mainThread.getPriority());
        log("mainThread.getThreadGroup()=" + mainThread.getThreadGroup());
        log("mainThread.getState()=" + mainThread.getState());

        // myThread 스레드
        Thread myThread = new Thread(new HelloRunnable(), "myThread");
        log("myThread = " + myThread);
        log("myThread.threadId()=" + myThread.threadId());
        log("myThread.getName()=" + myThread.getName());
        log("myThread.getPriority()=" + myThread.getPriority());
        log("myThread.getThreadGroup()=" + myThread.getThreadGroup());
        log("myThread.getState()=" + myThread.getState());
    }
}

스레드 생명주기

상태	설명	상태 전이
NEW	스레드가 생성되었으나 아직 시작되지 않은 상태	• NEW → RUNNABLE: `start()` 호출
RUNNABLE	스레드가 실행 중이거나 실행될 준비가 된 상태	• RUNNABLE → BLOCKED: 스레드가 lock을 얻지 못한 경우 • RUNNABLE → WAITING: `wait()` , `join()` 호출 • RUNNABLE → TIMED_WAITING: `sleep(long millis)` , `wait(long timeout)` , `join(long millis)` 호출 • RUNNABLE → TERMINATED: 스레드 실행 완료
BLOCKED	스레드가 동기화 락을 기다리는 상태	• BLOCKED → RUNNABLE: lock 얻은 경우
WAITING	스레드가 무기한으로 다른 스레드의 작업을 기다리는 상태	• WAITING → RUNNABLE: `notify()` 또는 `notifyAll()` 호출, `join()` 이 완료될 때
TIMED_WATING	스레드가 일정 시간 동안 다른 스레드의 작업을 기다리는 상태	• TIMED_WATING → RUNNABLE: 설정한 시간 경과 후
TERMINATED	스레드의 실행이 완료된 상태

join()

특정 스레드가 완료될 때 까지 기다려야 하는 상황에서 사용

특정 스레드의 작업이 완료될 때까지 기다리는 작업을 sleep()을 통해서 구현하면 정확한 종료 시점을 예측할 수 없음
join()을 사용하면 특정 스레드가 종료될 때까지 기다릴 수 있음

다만 단순히 join()을 사용하면 다른 스레드가 완료될 때까지 무기한 기다림

이러한 경우 join(long millis)를 사용하여 타임아웃을 지정할 수 있음

interrupt(), isInterrupted(), interrupted()

특정 스레드의 작업을 중간에 중단하는 방법

가장 쉬운 방법은 변수로 flag를 설정하여 스레드가 종료되도록 하는 방법
스레드 내부에서 flag를 확인하기 때문에 스레드 내 로직(e.g. sleep()) 또는 flag 검사 주기에 따라 바로 종료되지 않을 수 있음

WAITING, TIMED_WAITING 상태의 스레드를 직접 깨워서 RUNNABLE 상태로 전환시키는 방법

예를 들어 sleep()에 의해 TIMED_WAITING 상태에 있는 스레드를 깨우기 위해 interrupt()를 호출하면 아래 동작 실행
- InterruptedException 발생
  - interrupt() 를 호출했다고 해서 즉각 InterruptedException 이 발생하는 것은 아님
  - sleep()처럼 InterruptedException을 던지는 메서드가 호출 또는 실행될 때 예외가 발생
- TIMED_WAITING 상태에서 RUNNABLE 상태로 전이
- catch 블록 내 코드가 실행 (RUNNABLE 상태여야 catch 블록 내 코드가 실행될 수 있음)
interrupt 상태는 interrupt()를 호출 시 true로 변경되고, InterruptedException이 발생하면 false로 변경됨

InterruptedException에 대한 catch 구문으로만 스레드를 중단하는 경우 InterruptedException을 던지지 않는 부분(e.g. log 출력)은 그대로 실행되고 다음 코드로 진행

더욱 빠르게 작업을 중단하고 싶다면 Thread.interrupted()를 통해 인터럽트 상태를 확인하여 스레드를 종료할 수 있음
- 인터럽트 상태인 경우 true를 반환하고, 인터럽트 상태를 false로 변경
- 인터럽트 상태가 아닌 경우 false를 반환, 인터럽트 상태 변경 없음
만약 isInterrupted() 값을 통해 스레드의 인터럽트 상태를 확인하여 스레드를 종료하는 경우 InterruptedException이 발생하지 않기 때문에 인터럽트 상태가 변경되지 않음 (isInterrupted() = true)
- 이 경우 인터럽트 상태이기 때문에 이후 코드에서 sleep()처럼 InterruptedException을 던지는 메서드가 실행되면 해당 위치에서 기대하지 않았던 InterruptedException이 발생할 수 있음

public class Main {

  public static void main(String[] args) {
    MyTask task = new MyTask();
    Thread thread = new Thread(task, "work");
    thread.start();

    sleep(100); // 시간을 줄임
    log("작업 중단 지시 thread.interrupt()");
    thread.interrupt();
    log("work 스레드 인터럽트 상태1 = " + thread.isInterrupted());
  }

  static class MyTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
      // while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { // 인터럽트 상태 변경X
      while (!Thread.interrupted()) { // 인터럽트 상태 변경O
        log("작업 중");
      }
      log("work 스레드 인터럽트 상태2 = " + Thread.currentThread().isInterrupted());

      try {
        log("자원 정리");
        Thread.sleep(1000);
        log("자원 종료");
      } catch (InterruptedException e) {
        log("자원 정리 실패 - 자원 정리 중 인터럽트 발생");
        log("work 스레드 인터럽트 상태3 = " + Thread.currentThread().isInterrupted());
      }
      log("작업 종료");
    }
  }
}

yield

스레드의 상태를 유지(RUNNABLE 상태)하면서 다른 스레드에게 CPU를 양보(OS에 힌트를 제공)하는 메서드

sleep()을 사용하는 경우 RUNNABLE → TIMED_WAITING → RUNNABLE로 상태가 전이되는 과정을 거치고, 특정 시간동안 스레드가 실행되지 않음
반면 yield()를 사용하는 경우 RUNNABLE 상태로 유지(스케줄링 큐 대기)되고, 다른 스레드에게 CPU를 양보하고 다시 스케줄링 큐에 들어가서 CPU를 할당받음

만약 무의미한 작업이 반복돼서 CPU를 점유하는 경우 yield()를 호출을 통해 다른 스레드에게 CPU를 양보하여 성능을 향상시킬 수 있음

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