컬렉션 프레임워크는 원자적인 연산이 아니고 여러 연산이 들어가 있기 때문에 멀티 스레드 상황에서 문제가 생깁니다. 따라서 동시성 컬렉션을 만들기 위해 여러가지 도입을 했습니다.
프록시 도입
ArrayList, LinkedList, HashSet, HashMap 등의 코드도 모두 복사해서 synchronized 기능을 추가한다는 것은 매우 비효율적입니다.
synchronized 기능만 살짝 추가하면 되는 상황에 프록시 도입은 매우 효율적입니다.
프록시란, 대신 처리해주는 자 입니다. 예를들어 다음과 같이 구현할 수 있습니다.
public class SyncProxyList<T> implements List<T>{
private List<T> target;
public SyncProxyList(List<T> target) {
this.target = target;
}
@Override
public synchronized void add(T e) {
target.add(e);
}
@Override
public synchronized T get(int index) {
return target.get(index);
}
@Override
public synchronized int size() {
return target.size();
}
}이제 껍데기만 씌우면 동시성을 제공하는 프레임워크를 사용할 수 있습니다.
public static void main(String[] args) {
test(new SyncProxyList(new LinkedList<String> hello));
}
private void test(List<?> hello){
}test 메소드는 인터페이스인 List에만 의존하며 List 구현체인 LinkedList를 사용하는 지 SyncProxyList 구현체를 사용하는 지 신경안쓰고 변경없이 사용할 수 있습니다.
단지 List 인터페이스에서 정의한 add, get, size 등을 호출할 뿐인데, SyncProxyList 구현체가 들어오면 synchronized블록내에서 실제 구현체의 메소드를 대신 호출합니다.
즉, 프록시 패턴이란, 객체지향 디자인 패턴 중 하나로, 어떤 객체에 대한 접근을 제어하기 위해 그 객체의 대리인 또는 인터페이스 역할을 하는 객체를 제공하는 패턴입니다.
프록시 객체는 실제 객체에 대한 참조를 유지하면서, 그 객체에 접근하거나 행동을 수행하기 전에 추가적인 처리를 할 수 있도록 합니다.
Collections.synchronizedList(target)은 프록시 패턴으로 synchronized 동기화 메서드를 지원합니다. 그외에도 다양한 메소드로 프레임워크가 동기화 프록시를 만들어 낼 수 있게 합니다.
synchronizedList()synchronizedCollection()synchronizedMap()synchronizedSet()synchronizedNavigableMap()synchronizedNavigableSet()synchronizedSortedMap()synchronizedSortedSet()
synchronized 프록시 방식의 단점
동기화 비용은 매우 비싸서 성능저하가 발생합니다. 또한, 모든 메소드에 대해 동기화를 적용하기 때문에 여러 스레드들이 대기해야 하는 상황이 빈번해집니다. 그리고 정교한 동기화가 불가능합니다. 프록시 특성상 특정 블록만 동기화를 적용하는 것은 어렵습니다. 따라서 불필요한 부분까지 동기화가 이루어지면서 매우 비효율적입니다.
동시성 컬렉션
자바 1.5부터 concurrent 패키지에 동시성을 위한 컬렉션을 제공합니다. 예를 들어, ConcurrentHashMap , CopyOnWriteArrayList , BlockingQueue 등은 다양한 최적화 기법을 적용했습니다.
synchronized , Lock ( ReentrantLock ), CAS , 분할 잠금 기술(segment lock)등 다양한 방법을 섞어서 매우 정교한 동기화를 구현하면서 동시에 성능도 최적화했습니다.