자바에서는 컬렉션 프레임워크를 사용하여 데이터를 구조화하고 조작할 수 있습니다. 컬렉션 프레임워크는 다양한 컨테이너 클래스와 알고리즘을 제공하여 데이터를 효율적으로 관리할 수 있도록 합니다.

하지만 멀티스레드 환경에서 동시에 컬렉션을 수정하거나 접근하는 경우 문제가 발생할 수 있습니다. 여러 스레드가 동시에 컬렉션을 수정하면 예상치 못한 결과가 발생할 수 있기 때문입니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 자바는 동기화 메커니즘을 제공합니다. 동기화를 적용하면 여러 스레드가 컬렉션을 안전하게 수정하거나 접근할 수 있습니다.

1. 동기화 방법

자바에서 컬렉션을 동기화하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다.

1.1 Collections.synchronizedXXX() 메서드 사용

Collections 클래스는 동기화된 컬렉션을 생성하기 위해 synchronizedXXX() 메서드를 제공합니다. 예를 들어 ArrayList를 동기화된 버전인 synchronizedList()로 변환하려면 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

위의 코드에서 synchronizedList는 여러 스레드가 동시에 안전하게 접근할 수 있는 동기화된 리스트입니다. 동기화가 적용된 컬렉션은 내부적으로 모든 메서드에 synchronized 키워드를 적용하여 스레드 간의 접근을 제어합니다.

1.2 ConcurrentXXX 클래스 사용

자바 5부터는 java.util.concurrent 패키지에서 ConcurrentXXX 클래스를 제공합니다. 이 클래스들은 별도의 락(lock) 없이도 멀티스레드 환경에서 안전하게 사용될 수 있는 컬렉션을 제공합니다.

예를 들어 ArrayList를 동시성이 있는 버전인 CopyOnWriteArrayList로 변환하려면 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

List<String> concurrentList = new CopyOnWriteArrayList<>();

위의 코드에서 concurrentList는 여러 스레드가 동시에 안전하게 접근할 수 있는 동시성 컬렉션입니다. CopyOnWriteArrayList는 수정이 발생할 때마다 내부적으로 새로운 배열을 복사하여 수정을 수행합니다. 따라서 동기화된 컬렉션에 비해 추가/삭제 연산은 느릴 수 있지만, 읽기 연산은 동시에 안전하게 이루어질 수 있습니다.

2. 동기화의 성능 문제

동기화를 사용하면 여러 스레드 간의 안전한 접근을 보장할 수 있지만, 동시성을 위한 추가적인 비용이 발생합니다. 동기화된 컬렉션은 내부적으로 락(lock)을 사용하므로, 락을 획득하고 해제하는 과정에서 성능 저하가 발생할 수 있습니다.

따라서 멀티스레드 환경에서 동시성이 중요한 경우에는 동기화된 컬렉션보다는 동시성 컬렉션을 사용하는 것이 좋습니다. 동시성 컬렉션은 동시성을 지원하기 위해 다른 방식으로 데이터를 관리하므로 락을 사용하지 않고도 안전한 접근을 보장할 수 있습니다.

3. 결론

컬렉션 프레임워크를 사용하여 데이터를 구조화하고 조작할 때, 멀티스레드 환경에서의 동시성 문제에 주의해야 합니다. 동기화를 적절히 적용하거나 동시성 컬렉션을 사용하여 스레드 간의 안전한 접근을 보장할 수 있습니다. 성능 문제가 발생할 수 있기 때문에, 동시성이 중요한 경우에는 동시성 컬렉션을 사용하는 것이 좋습니다.

참고 자료:

• Oracle Java Documentation - Collections.synchronizedCollection()
• Oracle Java Documentation - java.util.concurrent