[java] 컬렉션 프레임워크를 활용한 멀티스레드 프로그래밍

05 Dec 2023

java

멀티스레드 프로그래밍은 동시에 여러 스레드가 실행되는 환경에서 프로그램을 개발하는 것을 의미합니다. 이는 병렬 처리를 통해 성능을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있지만, 동기화 문제와 스레드 안전성 문제를 해결해야 하는 어려움도 함께 따릅니다.

컬렉션 프레임워크는 자바에서 제공하는 데이터 구조를 관리하고 조작하기 위한 도구로, 멀티스레드 프로그래밍에서도 유용하게 활용할 수 있습니다. 이번 블로그 포스트에서는 멀티스레드 환경에서 컬렉션 프레임워크를 어떻게 활용할 수 있는지 살펴보겠습니다.

스레드 안전한 컬렉션

멀티스레드 프로그래밍에서는 여러 스레드가 동시에 접근할 수 있는 공유 데이터에 대한 접근을 동기화해야 합니다. 그렇지 않으면 데이터의 일관성이 깨질 수 있습니다.

컬렉션 프레임워크에서는 스레드 안전성을 보장하기 위한 여러 클래스를 제공합니다. 대표적인 예로는 ConcurrentHashMap, ConcurrentLinkedQueue, CopyOnWriteArrayList 등이 있습니다.

이러한 스레드 안전한 컬렉션들은 내부적으로 동기화 메커니즘을 사용하여 여러 스레드에 의한 동시 접근을 제어합니다. 따라서 멀티스레드 환경에서 이러한 컬렉션을 활용한다면 동기화 문제를 해결하고 안전하게 데이터를 관리할 수 있습니다.

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

        // 멀티스레드에서 안전하게 데이터를 추가
        map.put("apple", 1);
        map.put("banana", 2);
        map.put("orange", 3);

        // 멀티스레드에서 안전하게 데이터를 조회
        Integer value = map.get("apple");
        System.out.println("apple: " + value);
    }
}

위의 예제 코드에서 ConcurrentHashMap을 사용하여 멀티스레드에서 안전하게 데이터를 추가하고 조회할 수 있습니다. 멀티스레드 환경에서는 동시성 문제로 인해 기존의 HashMap 등 일반적인 컬렉션을 사용하면 안전하지 않은 결과를 가져올 수 있으므로, 스레드 안전한 컬렉션을 사용하는 것이 중요합니다.

동기화 방법 활용

컬렉션 프레임워크를 활용한 멀티스레드 프로그래밍에서는 동기화를 위한 다양한 방법을 활용할 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 synchronized 키워드를 이용한 동기화입니다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class SynchronizedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

        // synchronized 키워드를 이용한 동기화
        synchronized (list) {
            list.add(1);
            list.add(2);
            list.add(3);
        }

        // synchronized 키워드를 이용한 동기화
        synchronized (list) {
            for (Integer num : list) {
                System.out.println(num);
            }
        }
    }
}

위의 예제 코드는 Collections.synchronizedList를 사용하여 스레드 안전한 리스트를 생성하고, synchronized 키워드를 이용하여 여러 스레드에서 동시에 접근하는 부분을 동기화하였습니다.

다른 동기화 방법으로는 Lock 인터페이스를 사용하는 방법이 있습니다. Lock 인터페이스를 구현한 클래스들은 상호 배제적인 락 기능을 제공하며, 조건 변수와 함께 사용하여 더욱 다양한 동기화 작업을 수행할 수 있습니다.

결론

멀티스레드 프로그래밍에서는 컬렉션 프레임워크를 활용하여 데이터의 동시 접근 문제를 해결할 수 있습니다. 스레드 안전한 컬렉션을 사용하거나 동기화 방법을 활용하여 데이터의 일관성을 유지할 수 있습니다. 올바른 컬렉션 선택과 적절한 동기화 방법을 활용하여 멀티스레드 환경에서 안전하고 효율적인 프로그램을 개발해보세요!

스레드 안전한 컬렉션

동기화 방법 활용

결론

참고 자료