멀티쓰레드(Multi Thread)

멀티 쓰레드(Thread)란 무엇인가?

• 하나의 프로세스를 다수의 실행 단위로 구분하여 자원을 공유하고
  자원의 생성과 관리의 중복성을 최소화하여
  수행 능력을 향상시키는 것을 멀티쓰레딩이라고 한다.

• 하나의 프로그램에 동시에 여러개의 일을 수행할수 있도록 해주는 것이다.

멀티 쓰레드를 사용하는 이유는?

• 프로세스를 이용하여 동시에 처리하던 일을 쓰레드로 구현할 경우
  메모리 공간과 시스템 자원 소모가 줄어들게 된다.

• 쓰레드 간의 통신이 필요한 경우에도 별도의 자원을 이용하는 것이 아니라
  전역 변수의 공간 또는 동적으로 할당된 공간인 힙(Heap) 영역을 이용하여 데이터를 주고받을 수 있다.

• 그렇기 때문에 프로세스 간 통신 방법에 비해
  쓰레드 간의 통신 방법이 훨씬 간단하다.

• 심지어 쓰레드의 문맥 교환은 프로세스 문맥 교환과는 달리
  캐시 메모리를 비울 필요가 없기 때문에 더 빠르다.

• 따라서 시스템의 처리량이 향상되고
  자원 소모가 줄어들어 자연스럽게 프로그램의 응답 시간이 단축된다.

• 이러한 장점 때문에 여러 프로세스로 할 수 있는 작업들을
  하나의 프로세스에서 여러 쓰레드로 나눠 수행하는 것이다.

멀티 프로세스와 멀티 쓰레드의 차이점

• 멀티 프로세스 : [데이터 영역, 힙, 스택 ]영역 모두를 비공유

• 멀티 쓰레드 : [ 데이터 영역, 힙, 스택 ]영역중 스택 영역만 비공유

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멀티 쓰레딩의 장점

• 프로세스 생성은 많은 시간과 자원을 소비한다.

• 이러한 단점을 최소화 시킨 일종의 경량화된 프로세스 = 쓰레드를 만들게 된 것이다.

• 멀티 쓰레드에서 쓰레드간 스택 영역만 비공유하고
  데이터 영역과 힙 영역을 공유한다.

• 쓰레드의 생성 및 컨텍스트 스위칭은
  프로세스의 생성 및 컨텍스트 스위칭보다 빠르다.

• 멀티 쓰레드 컨텍스트 스위칭 시 데이터 영역과 힙을 뮤올리고 내릴 필요가 없다.

• 데이터 영역과 힙 영역을 통해 데이터 교환이 가능하다.

• 쓰레드 사이에서의 데이터 교환에서는 특별한 기법이 필요없다.

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멀티 쓰레딩의 문제점

• 멀티 프로세스 기반으로 프로그래밍할 때는 프로세스 간 공유하는 자원이 없기 때문에
  동일한 자원에 동시에 접근하는 일이 없었지만
  멀티 쓰레딩을 기반으로 프로그래밍할 때는 이 부분을 신경써줘야 한다.

• 서로 다른 쓰레드가 데이터와 힙 영역을 공유하기 때문에
  어떤 쓰레드가 다른 쓰레드에서 사용중인 변수나
  자료 구조에 접근하여 엉뚱한 값을 읽어오거나 수정할 수 있다.

• 그렇기 때문에 멀티쓰레딩 환경에서는 동기화 작업이 필요하다.

• 동기화를 통해 작업 처리 순서를 컨트롤 하고
  공유 자원에 대한 접근을 컨트롤 하는 것이다.

• 하지만 이로 인해 병목 현상이 발생하여 성능이 저하될 가능성이 높다.

• 그러므로 과도한 락(lock)으로 인한 병목 현상을 줄여야 한다.

• 공유 자원이 아닌 부분은 동기화 처리를 할 필요가 없다.
  즉, 동기화 처리가 필요한 부분에만 synchronized 키워드를 통해 동기화하는 것이다.

• 불필요한 부분까지 동기화를 할 경우
  현재 쓰레드는 락(lock)을 획득한 쓰레드가 종료하기 전까지 대기해야한다.
  그렇게 되면 전체 성능에 영향을 미치게 된다.

• 즉 동기화를 하고자 할 때는
  메소드 전체를 동기화 할 것인가 아니면 특정 부분만 동기화할 것인지 고민해야 한다.