Java 동시 프로그래밍에 대한 심층 분석: 대기 및 알림부터 java.util.concurrent까지

기다림 및 알림에서 java.util.concurrent로: Java 동시 프로그래밍의 고급 방법 살펴보기

Java 프로그래밍에서 동시성 구현은 일반적이지만 어려운 작업입니다. 동시성 문제를 효과적으로 해결하기 위해 Java는 동기화된 키워드, 대기 및 알림 메소드, Thread 클래스와 같은 몇 가지 기본 도구 및 클래스를 제공합니다. 그러나 애플리케이션이 복잡해짐에 따라 이러한 기본 도구는 부족한 경우가 많습니다. 동시성을 더 잘 처리하기 위해 Java는 좀 더 진보된 동시 프로그래밍 방법과 도구를 제공하는 java.util.concurrent 패키지도 도입했습니다. 이 기사에서는 특정 코드 예제를 제공하면서 대기 및 알림에서 java.util.concurrent까지의 몇 가지 고급 방법을 살펴보겠습니다.

wait 및 inform은 Object 클래스의 메서드이며 스레드 간 통신을 구현하는 데 사용됩니다. wait 메소드는 다른 스레드가 알림 메소드를 호출하여 깨어날 때까지 스레드를 대기 상태로 전환합니다. 이 메커니즘은 스레드 간 동기화를 달성하는 데 널리 사용됩니다. 다음은 간단한 예입니다.

public class WaitNotifyExample { public static void main(String[] args) { final Object lock = new Object(); Thread thread1 = new Thread(() -> { synchronized (lock) { try { System.out.println("Thread 1 is waiting"); lock.wait(); System.out.println("Thread 1 is resumed"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); Thread thread2 = new Thread(() -> { synchronized (lock) { System.out.println("Thread 2 is notifying"); lock.notify(); } }); thread1.start(); thread2.start(); } }

위 코드는 두 개의 스레드를 생성합니다. 스레드1은 대기 상태에 들어가기 위해 대기 메서드를 호출하고, 스레드2는 알림 메서드를 호출하여 스레드1을 깨웁니다. 이러한 방식으로 thread1은 계속 실행됩니다.

그러나 이 기본 대기 및 알림 메커니즘은 실제 애플리케이션에서 충분히 유연하고 효율적이지 않은 경우가 많습니다. 스레드 풀 관리, 재진입 잠금, 읽기-쓰기 잠금 등과 같은 복잡한 동시성 문제를 해결할 수 없습니다. 이러한 문제를 더 잘 처리하기 위해 Java는 java.util.concurrent 패키지를 제공합니다.

이 패키지는 좀 더 발전된 동시 프로그래밍 방법과 도구를 제공합니다. 다음은 일반적으로 사용되는 클래스와 인터페이스입니다.

1. Executor 인터페이스: 스레드 실행을 관리하기 위한 고급 도구를 정의합니다. 스레드 풀에서 제공하는 구현 클래스를 사용하여 스레드를 생성하고 관리할 수 있습니다.

Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(5); executor.execute(() -> { // 执行任务 });

2. 잠금 인터페이스: 동기화보다 더 유연하고 재진입 가능한 잠금 메커니즘을 제공합니다. ReentrantLock은 Lock 인터페이스의 구현입니다.

Lock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); try { // 执行线程安全的操作 } finally { lock.unlock(); }

3. Condition 인터페이스: 더 정확한 스레드 간 통신을 달성하기 위해 Lock 인터페이스와 함께 사용됩니다. 대기 및 알림 기능은 wait, signal 및 signalAll 메소드를 통해 구현할 수 있습니다.

Lock lock = new ReentrantLock(); Condition condition = lock.newCondition(); lock.lock(); try { while (!conditionIsMet()) { condition.await(); } // 执行逻辑 } finally { lock.unlock(); }

4. CountDownLatch 클래스: 스레드 실행 대기를 제어하는 데 사용됩니다. 카운터가 0에 도달하면 대기 중인 스레드가 계속 실행됩니다.

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); Thread thread1 = new Thread(() -> { // 执行任务 latch.countDown(); }); Thread thread2 = new Thread(() -> { // 执行任务 latch.countDown(); }); Thread thread3 = new Thread(() -> { // 执行任务 latch.countDown(); }); latch.await(); // 等待三个线程执行完毕后继续执行

5. Semaphore 클래스: 동시에 리소스에 액세스하는 스레드 수를 제어하는 데 사용됩니다. 동시에 실행되는 스레드 수를 균일하게 제한할 수 있습니다.

Semaphore semaphore = new Semaphore(3); Thread thread1 = new Thread(() -> { try { semaphore.acquire(); // 执行任务 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { semaphore.release(); } }); Thread thread2 = new Thread(() -> { try { semaphore.acquire(); // 执行任务 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { semaphore.release(); } }); // 最多允许3个线程同时执行

이러한 고급 방법과 도구를 사용하면 동시성 문제를 더 잘 처리하고 애플리케이션의 성능과 안정성을 향상할 수 있습니다. 그러나 이러한 기능을 사용할 때는 스레드 안전성과 동시성 제어를 신중하게 고려해야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

요약하자면, Java는 동시 프로그래밍을 처리하기 위해 기본 대기 및 알림 메서드부터 고급 java.util.concurrent 패키지까지 고급 메서드를 제공합니다. 실제 요구 사항과 문제의 복잡성을 기반으로 적절한 방법과 도구를 선택할 수 있습니다. 동시 프로그래밍 방법을 적절하게 활용함으로써 스레드 실행을 더 잘 관리하고, 경쟁 조건과 교착 상태를 방지하고, 애플리케이션 성능과 품질을 향상시킬 수 있습니다.

이 기사에서 제공하는 샘플 코드와 방법이 Java 동시 프로그래밍 학습 및 실습에 도움이 되기를 바랍니다.

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