Concurrency
자바 동시성 프로그래밍 - 운영 체제 기본 지식
동시성과 병렬성
동시성은 특정한 순서 없이 겹치는 기간에 시작, 실행 및 완료 되는 여러 작업에 관한 것을 의미한다.
병렬성은 멀티 코어 프로세스에서 동시에 실행되는 동일한 작업의 여러 작업에 관한 것이다.
동시성과 병렬성은 비슷한 부분이 있지만 동일하지 않다.
동시성 (Concurrent)
동시성은 CPU가 한번에 많은 일을 처리하는 것에 중점을 둔다. 즉, 많은 작업들을 아주 빠른 시간으로 교체하면서 전체 작업을 처리한다.
동시성은 작업의 처리를 빠르게 하기 위한 목적이 아닌 CPU를 효율적으로 사용하는 것에 더 중점을 둔다.
스레드가 작업을 처리하다 IO 블록에 걸렸을 경우 CPU는 다른 스레드로 전환해서 작업을 진행한다.
동시성은 작업에 대한 처리 방식을 어떤 식으로 진행할 것인가에 대한 설계적 관점에서 이해해야 한다.
동시성은 작업해야 할 수가 CPU 코어 수보다 많을 경우 해당되며, 동시성이 없으면 작업을 순차적으로 진행해야 한다.
병렬성 (Parallel)
병렬성은 CPU가 동시에 많은 일을 수행하는 것에 중점을 둔다. 즉, CPU가 놀지 않고 최대한 바쁘게 동작해야 한다.
병렬성은 런타임에 물리적으로 작업을 실행하는 것이며 여러 컴퓨팅 리소스가 있는 하드웨어가 필요하다. 한 개의 코어에서는 절대 병렬성이 구현될 수 없다.
병렬성은 동시성의 하위 개념으로 작업을 여러 스레드로 분리하고, 운영체제는 그 스레드를 여러 CPU에 적절히 분배하여 동시적으로 실행되도록 하는 것이다.
동시성이 작업 처리 방식에 대한 설계에 관한 것이라면, 병렬성은 하드웨어 계층에서 작업 수행 방식에 관한 것이다.
병렬성은 작업해야 할 수가 CPU 코어 수보다 같거나 적을 경우 가장 효율성이 좋다.(작업 수 <= CPU 코어 수)
동시성과 병렬성 조합
ThreadPoolExecutor
병렬성으로 처리 성능을 극대화하고 동시성으로 CPU 자원을 효율적으로 운용한다.
병렬성 - 분할 정복
ForkJoinPool
하나의 태스크를 서브 태스크로 분할하여 병렬 처리 함으로써 전체 작업 성능을 높인다.
병렬성 예제 코드
CPU 코어의 개수만큼 병렬 작업을 수행한다.
이때 병렬 스트림이 아닌 일반 스트림(
stream())을 사용하면 데이터당 0.5초가 걸리는 작업들을 6번(CPU 코어 개수) 수행하므로 약 3초가 걸린다.
동시성 예제 코드
동시성은 작업해야 할 수가 CPU 코어 수보다 많아야 하므로 데이터 수를 CPU 코어 개수의 2배로 설정한다.
때문에 병렬성 보다 약 2배의 시간이 걸리는 것을 확인할 수 있다.
당연히 데이터 수가 2배 많아졌으니까 시간도 2배 걸리는 것이 맞을 수도 있다. 그렇다면 CPU 코어 개수보다 딱 하나 많은 데이터 수는 결과가 어떨까?
하나 많으니까 병렬성에서 걸린 시간 0.5초보다 조금 많은 0.6초 이 정도 걸리는게 맞을까?
결과는 같다.
작업의 수가 CPU 코어 수보다 1개가 많던 2개가 많던 하나의 CPU가 하나의 작업을 처리하지 못하고 동시적으로 작업을 실행하기 때문에 추가적인 시간이 걸리는 것이다.
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