자바 동시성 프로그래밍 - Java Synchronization

스레드 간 협력 - `wait()` & `notify()`

wait(), notify(), notifyAll()은 모니터 객체의 조건 변수와 함께 사용해서 동기화를 구현할 수 있는 동기화 메커니즘이라 할 수 있다.
wait(), notify(), notifyAll()은 뮤텍스(상호 배제) 동기화 기법으로 충족되지 않는 동기화 문제를 해결할 수 있는 협력에 의한 동기화 장치이다.
wait(), notify(), notifyAll()은 반드시 synchronized 블록 안에서만 사용해야 하며 이는 스레드가 모니터 락을 확보한 상태에서 이 API 들이 작동한다는 것을 의미한다.

스레드를 대기 상태로 전환시키고 모니터 락은 해제되며 다른 스레드가 모니터 락을 획득하여 작업을 수행할 수 있다.
조건 변수와 함께 사용되어 특정 조건이 만족될 때까지 대기하게 되며 이를 통해 스레드 간의 효율적인 협력을 구현할 수 있다.
다른 스레드가 동일한 모니터 락을 획득하고 notify() 또는 notifyAll() 메서드를 호출하면 대기 중의 한 스레드 또는 모든 스레드가 깨어난다.
스레드는 깨어난 상태에서 바로 실행하는 것이 아니라 락을 획득해야 하며 락을 획득한 스레드는 wait() 다음부터 구문을 수행하게 된다.
wait(long timeout) 을 사용하여 일정 시간 동안 대기하도록 타임아웃을 지정할 수 있으며 타임아웃이 경과하면 스레드는 자동으로 깨어난다.
인터럽트가 걸리면 InterruptedException 예외가 발생하고 인터럽트 된 스레드는 대기에서 깨어나게 된다. (예외 처리가 필요하다.)

notify()는 같은 모니터의 조건 변수에서 대기 중인 스레드 중에서 임의의 하나를 깨우며 notifyAll()은 스레드 전체를 깨운다.
어떤 스레드가 깨어날 것인지 알 수 없으며 무작위로 선택되기 때문에 notify() 보다 notifyAll()을 사용하는 것을 선호한다.
깨어난 스레드가 다시 실행되어야 할 때는 해당 객체의 모니터 락을 다시 획득하기 위해 경쟁해야 한다.
스레드를 깨울 때 우선순위가 높은 스레드가 깨어날 것이라는 보장은 없다. 운영체제와 JVM의 스케줄링 정책에 따라 결정된다.
메서드 호출 후 synchronized 블록이 끝나기 전까지 락이 해제되지 않으면 해당 블록에서 빠져나가야 락이 해제된다.

wait()은 대기(락 해제) 하게 하고, notify()는 통지(락 획득) 함으로써 스레드간 상호 배제와 상호 협력으로 동기화를 구현할 수 있다.
스레드가 동기화 영역에서 특정한 조건이 만족될 때까지 다음으로 진행하지 못한다면 다음과 같은 문제점을 가지게 된다.
- 이미 락을 소유한 스레드가 특정한 조건이 만족될 때까지 동기화 영역을 빠져나오지 못하므로 다른 스레드들은 락을 무한정 기다려야 하는 상황이 발생할 수 있다.
- 특정한 조건이 만족될 때까지 계속 반복하면서 상태를 확인(SpinLock) 해야 하므로 CPU 부하 등 쓸데없는 자원 낭비로 이어질 수 있다.

동기화 영역에서 특정한 조건이 만족될 때까지 다음으로 진행하지 못할 경우 조건 변수는 좋은 해결책이 된다.

이미 락을 소유한 스레드가 특정한 조건이 만족될 때까지 가지고 있는 락을 해제하고 대기하도록 한다.
다른 스레드가 락을 획득한 후에 특정한 상황을 해결하고 대기 중인 스레드들을 깨우면 깨어난 스레드는 락을 다시 획득한 후 계속 프로세스를 진행한다.
스레드는 조건이 만족될 때까지 계속 반복 수행 할 필요가 없으며 스레드 간 협력을 통해서 상호 배제 동기화를 유지하면서 문제를 해결해 나갈 수 있다.