[아이템 78] 공유중인 가변 데이터는 동기화해 사용하라.

동기화란 특정 메서드나 블럭에 한 쓰레드가 접근했을 때, 해당 객체에 락을 걸고 다른 쓰레드가 접근하지 못하도록 하는 것이다.

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public class StopThread {

  private static boolean stopRequested;

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread backgroundThread = new Thread(() -> {
      int i = 0;
      while (!stopRequested)
        i++;
    });
    backgroundThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    stopRequested = true;
  }
}

메인 스레드가 1초 후 stopRequested를 true로 설정하고 반복문을 빠져나올 거락 생각할 수 있지만, 끝나지 않고 계속 실행됩니다.

원인은 동기화에 있습니다. 동기화 하지 않으면 메인 스레드가 수정한 값을 백그라운드 스레드가 언제쯤에나 보게 될지 보증할 수 없습니다.


stopRequested 필드를 동기화해 접근하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.

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// 정상적으로 종료한다.
public class StopThread {

  private static boolean stopRequested;

  private static synchronized void requestStop() {
    stopRequested = true;
  }

  private static synchronized boolean stopRequested() {
    return stopRequested;
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread backgroundThread = new Thread(() -> {
      int i = 0;
      while (!stopRequested())
        i++;
    });
    backgroundThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    requestStop();
  }
}

쓰기와 읽기 모두가 동기화 되지 않으면 동작을 보장하지 않습니다.




volatile으로 필드를 선언하면 동기화를 생략해도 되고, 속도가 더 빠릅니다. volatile 한정자는 배타적 수행과는 상관없자먼 항상 최근에 기록된 값을 읽게 됨을 보장합니다.

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public class StopThread {

  private static volatile boolean stopRequested;

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread backgroundThread = new Thread(() -> {
      int i = 0;
      while (!stopRequested)
        i++;
    });
    backgroundThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    stopRequested = true;
  }
}

하지만 volatile를 사용할 때도 주의할 점이 있습니다.

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public static volatile int num = 0;

public static int gernerateNum() {
    return num++;
}

num필드는 원자적으로 접근할 수 있고 어떤 값이든 허용한다. 문제는 ++연산자인데 numgernerateNum는 필드에 두 번 접근한다. 먼저 값을 읽고, 그 다음에 1증가한 값을 저장하는 것이다. 이 두 접근 사이에 다른 스레드가 들어와 값을 읽을 경우 첫번째 스레드와 똑같은 값을 돌려받게 되다. 프로그램이 잘못된 결과를 계사해내는 이런 오류를 safety failure라고 한다.



이러한 문제점들에 벗어나느 가장 좋은 방법은 가변 데이터를 공유하지 않는 것이다. 한 스레드가 데이터를 다 수정한 후 다른 스레드에 공유할 때는 해당 객체에서 공유하는 부분만 동기화해도 된다. 그럼 그 객체는 다시 수정할 일이 생기기 전까지 다른 스레드들은 동기화 없이 자유롭게 값을 이어갈 수 있다. 이러한 객체를 effective immutable이라 하며, 다른 스레드에 이런 객체를 건내는 행위는 safe publication이라 한다.


객체를 안전하게 발행하는 방법은 많다. 클래스 초기화 과정에서 객체를 정적 필드, volatile 필드, final 필드, 혹은 보통릐 락을 통해 접근하는 필드에 저장해도 되고 동시성 컬렉션에 저장하는 방법도 있다.