스레드를 생성하는 방법 2가지
Thread 상속
Thread 클래스를 상속하고, 스레드가 실행할 코드를 run 메소드에 재정의합니다. 그리고나서 Thread를 상속한 클래스의 객체를 생성하고 start() 메소드를 호출합니다. start()를 호출하면 스레드가 만들어지고 해당 스레드에서 run 메소드를 실행합니다.
Runnable 구현
Runnable 클래스를 구현하는 방법은 run() 메소드만 재정의합니다. 그리고 Runnable을 구현한 클래스를 Thread 객체를 생성할 때 생성자로 전달하여 start() 메소드를 호출합니다.
run()이 아닌 start()을 호출해야 하는 이유
run()을 직접 호출하는 경우, 새로운 스레드가 생성되지 않고, run을 호출한 스레드에 run() 스택 프레임이 올라갑니다. 결과적으로 호출한 스레드에서 모든 것을 처리하게 됩니다.
start() 메소드는 스레드에 스택공간을 할당하면서 스레드를 시작합니다. 그리고 해당 스레드에서 run() 메소드를 실행합니다.
Thread 상속보다 Runnable 구현이 더 유리한 이유
스레드를 사용할 때는 Thread 클래스를 상속 받는 방법보다 Runnable 인터페이스를 구현하는 방식을 사용해야 합니다. Thread를 상속하는 방법은 run() 메소드만 재정의하면 되긴 하지만, 자바는 단일 상속만 허용하므로 이미 다른 클래스를 상속받고 있는 경우 Thread 클래스를 상속받을 수 없습니다.
Runnable 인터페이스를 구현하면, 앞서 상속의 문제점에서 벗어날 수 있습니다. 그리고 스레드와 실행할 작업을 분리하여 코드의 가독성을 높일 수 있습니다. 또한, 여러 스레드가 동일한 Runnable 객체를 공유할 수 있어, 자원 관리를 효율적으로 할 수 있습니다.
데몬 스레드 vs 사용자(user) 스레드
사용자 스레드는 프로그램의 주요 작업을 수행하며, 작업이 완료될 때까지 실행합니다. 모든 user 스레드가 종료되면 JVM도 종료됩니다.
데몬 스레드는 백그라운드에서 보조적인 작업을 수행합니다. 모든 user 스레드가 종료되면 데몬 스레드는 아직 작업이 끝나지 않아도 자동으로 종료됩니다.
예시
daemonThread.setDaemon(true); // 데몬 스레드 여부 start()전에 세팅해야 적용됩니다.
daemonThread.start();스레드의 정상적인 종료
Thread는 스택에 더이상 수행할 작업(스택 프레임)이 없을 때 Thread가 종료되고 메모리영역에서 제거됩니다.
스레드의 생명주기
NEW는 스레드가 생성되었으나, 아직 시작되지 않은 상태로 start() 메소드가 호출되지 않은 상태입니다.
Runnable은 실행 가능 상태로, 운영체제의 스케줄러의 실행 대기열에 있거나, CPU에서 실제 실행되고 있는 상태입니다.
Blocked는 스레드가 다른 스레드에 의해 모니터 락을 얻기 위해 기다리는 상태입니다. 예를들어, synchronized 블록에 진입하려고 할 때, 다른 스레드가 이미 락을 가지고 있는 경우
해당 상태로 변합니다.
Waiting은 대기 상태로, 스레드가 다른 스레드의 특정 작업이 완료되기를 무기한 기다리는 상태입니다.
예를들어, wait(), join() 메소드가 호출될 때, 해당 상태로 변합니다.
깨어나기 위해서는 wait()같은 경우 다른 스레드가 notify() 혹은 notifyAll()를 호출해야하며, join()은 다른 스레드가 작업이 완료될 때까지 기다립니다.
Timed Waiting은 Wating과 마찬가지로 다른 스레드의 작업이 끝날 때까지 기다리지만 주어진 시간이 경과하거나, 다른 스레드가 해당 스레드를 깨우면 이 상태에서 벗어납니다.
Terminated은 스레드의 실행이 완료되어 정상적으로 종료되거나, 예외가 발생하여 종료된 경우 이 상태로 바뀝니다. 스레드는 한 번 종료되면 다시 시작할 수 없습니다.
run 메소드를 구현할 때 체크 예외를 밖으로 던질 수 없는 이유
메서드를 재정의할 때, 예외와 관련된 규칙이 있습니다.
체크예외는 부모 메소드가 체크 예외를 던지지 않는 경우, 재정의된 자식 메서드도 체크 예외를 던질 수 없습니다. 또한, 자식 메서드는 부모 메서드가 던질 수 있는 체크 예외의 하위 타입만 던질 수 있습니다.
반면, 언체크 예외는 예외 처리를 강제하지 않으므로, 상관없이 던질 수 있습니다.
Runnable 인터페이스의 run() 메소드는 아무런 체크예외를 던지지 않습니다. 따라서 Runnable 인터페이스의
run() 메서드를 재정의 하는 곳에서는 체크 예외를 밖으로 던질 수 없습니다.
이렇게 규칙이 생긴 이유는 안전한 예외처리를 의도함으로 보입니다. 강제로 try-catch 문을 만들도록 하여 프로그램이 비정상 종료되는 상황을 방지할 수 있고, 특히, 멀티스레딩 환경에서 예외 처리를 강제함으로써 스레드의 안정성과 일관성을 유지할 수 있습니다.
sleep(long millis)
Thread.sleep(long millis)을 통해 Runnable인 상태인 스레드를 Timed Waiting 상태로 바꿉니다. 이때 이 sleep 메소드는 throws InterruptedException으로 체크 예외를 던질 수 있는 메소드입니다.
즉, run() 메소드안에서 sleep을 사용할 경우 try-catch 블록을 만들어야 합니다.
sleep이 InterruptedException 던질 수 있으므로, interrupt() 메소드로 IntteruptedException을 발생시켜
해당 sleep을 사용하여 Timed Waiting 걸린 스레드를 강제로 깨워서 Runnable 상태로 바꾸고 해당 예외를 던질 수 있게 합니다.
join
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(new Job(), "thread-1");
Thread thread2 = new Thread(new Job(), "thread-2");
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
static class Job implements Runnable {
@Override
public void run() {
sleep(2000);
}
}위 코드에서 main 스레드가 먼저 thread1이 작업을 종료할 때까지 기다리고 (Runnable -> Waiting) thread1의 작업이 끝나면 다음 thread2의 작업이 끝날때까지 기다리는 코드입니다.
join 메소드를 사용하는 경우는 특정 스레드들의 작업이 끝나야지 다음 코드를 진행할 수 있을 때 사용합니다.
interrupt (인터럽트)
인터럽트를 사용하면, WAITING , TIMED_WAITING 같은 대기 상태의 스레드를 직접 깨워서, 작동하는 RUNNABLE
상태로 만들 수 있습니다.
참고로, InterruptedException 을 던지는 메서드를 호출 하거나 또는 호출 중일 때 예외가 발생하지, 평범한 코드(while)는 예외가 발생하지 않습니다.
public static void main(String[] args) {
MyTask task = new MyTask();
Thread thread = new Thread(task, "work");
thread.start();
sleep(4000);
thread.interrupt();
System.out.println("work 스레드 인터럽트 상태1 = " + thread.isInterrupted()); // sleep 직전이면 true 반환
}
static class MyTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
Thread.sleep(3000);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("work 스레드 인터럽트 상태2 = " + Thread.currentThread().isInterrupted()); // false 반환
}
System.out.println("자원 정리");
System.out.println("작업 종료");
}
}위 코드에서 인터럽트를 받은 스레드는 바로 sleep에 진입하기 직전까지는 인터럽트가 걸린 상태로
thread.isInterrupted()가 true을 반환하지만, InterruptedException은 발생하지 않습니다.
Thread가 sleep에 직면할 때 InterruptedException이 발생하여 TIMED_WAITING이 Runnable상태로 바뀌고 catch문을 실행합니다.
참고로, Thread.interrupted()는 스레드가 인터럽트 상태일 때 true를 반환하고, 해당 스레드의 인터럽트 상태를 false로 변경합니다.
만약 스레드가 인터럽트 상태가 아니라면 false를 반환하고, 해당 스레드의 인터럽트 상태를 변경하지 않습니다.
yield
특정 스레드가 Thread.yield()를 호출하면 현재 호출한 스레드가 CPU를 양보하도록 하고
만약, 양보받을 스레드가 있다면 호출스레드는 스케줄링 대기 큐로 돌아가게 됩니다. 하지만 양보받을 스레드가 없다면 호출 스레드는 여전히 실행됩니다.
즉 스케줄링 대기큐로 돌아간다는 것은 여전히 RUNNABLE 상태를 유지하는 것과 같습니다.
로그 유틸리티
public abstract class MyLogger {
private static final DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("HH:mm:ss.SSS");
public static void log(Object obj) {
String time = LocalTime.now().format(formatter);
System.out.printf("%s [%9s] %s\n", time, Thread.currentThread().getName(), obj);
}
}