자바 동시성 프로그래밍 - 동기화 개념

임계 영역 (Critical Section, 공유 변수 영역)

• 둘 이상의 스레드가 동시에 접근해서는 안되는 공유 자원(자료 구조 또는 장치)에 접근하는 코드 영역을 말한다.

• 임계 영역은 entry section, critical section, exit section, remainder section 으로 구성 된다.

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Critical Section Problem

• 한 스레드가 임계 영역을 실행하고 있을 때 다른 스레드가 같은 임계 영역을 사용해 발생하는 문제다.

• 이 문제의 해결을 위해서는 3가지 충족 조건이 요구된다.

  • Mutual Exclusion(상호 배제)

    • 어떤 스레드가 임계 영역을 실행 중이면 다른 스레드는 동일한 임계 영역을 실행할 수 없다.

  • Progress(진행)

    • 임계 구역에서 실행 중인 스레드가 없고 임계 구역에 진입하려는 스레드가 있을 때 어떤 스레드가 들어갈 것인지 적절히 선택해 줘야 하며 이러한 결정은 무한정 미뤄져선 안된다.

  • Bounded Waiting(한정 대기)

    • 다른 스레드가 임계 영역에 들어가도록 요청한 후 해당 요청이 수락되기 전에 기존 스레드가 임계 영역에서 실행할 수 있는 횟수에 제한이 있어야 한다.

    • 기아 상태가 발생하지 않도록 한다.

동기화 도구들

• 뮤텍스, 세마포어, 모니터, CAS(Compare and Swap) 와 같은 동기화 도구를 통해 Critical Section Problem이 발생하지 않도록 할 수 있으며 자바에서는 synchronized 키워드를 포함한 여러 동기화 도구들을 제공하고 있다.

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Race Condition (경쟁 상태, 경쟁 조건, 경합 상태)

• 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 액세스하고 조작할 때 스레드 간 액세스하는 순서나 시점에 따라 실행 결과가 달라질 수 있는데 이것을 경쟁 상태라고 한다.

• 경쟁 상태는 Critical Section Problem이 해결되지 않은 상태에서 여러 스레드가 동시에 임계 영역에 접근해서 공유 데이터를 조작함으로써 발생하는 상태라 할 수 있다.

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