경쟁 조건이란 무엇인가?
경쟁 조건은 여러 개의 스레드가 공유된 자원을 동시에 접근할 때 발생하는 문제입니다. 이러한 상황에서 스레드들은 자원에 대한 접근 순서나 시간을 미리 예측할 수 없으므로, 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다.
예를 들어, 하나의 변수를 여러 스레드에서 동시에 증가시킨다고 가정해보겠습니다. 스레드 A와 스레드 B가 동시에 이 변수를 읽어 증가시키는 경우, 스레드 A가 변수 값을 읽고 변경하는 동안, 스레드 B가 같은 변수 값을 읽고 변경할 수 있습니다. 이 경우, 스레드 A의 증가가 스레드 B의 증가에 영향을 끼치므로, 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다. 이러한 상황이 경쟁 조건(Race Condition)입니다.
경쟁 조건 대응 방법
1. 동기화(Synchronization)
동기화는 스레드들이 공유된 자원에 동시에 접근하지 못하도록 제한하는 방법입니다. 동기화를 통해 스레드 간의 순서를 조정하여 경쟁 조건을 방지할 수 있습니다.
자바에서는 synchronized 키워드를 사용하여 동기화를 처리할 수 있습니다. 특정 메서드나 블록을 synchronized로 선언하면, 해당 메서드나 블록 내부의 코드는 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있습니다.
public class Example {
private int count;
public synchronized void increment() {
count++;
}
}
2. 상호 배제(Mutual Exclusion)
상호 배제는 스레드가 공유된 자원에 대한 접근 권한을 독점하도록 하는 방법입니다. 상호 배제를 적용하면 한 번에 하나의 스레드만 자원에 접근할 수 있으므로 경쟁 조건을 방지할 수 있습니다.
자바에서는 Lock 객체를 사용하여 상호 배제를 구현할 수 있습니다.
public class Example {
private int count;
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
3. 원자성(Atomicity)
원자성은 연산이 하나의 불변한 단위로 수행되어야 함을 의미합니다. 즉, 연산이 동시에 실행되더라도 동일한 결과를 보장해야 합니다.
자바에서는 Atomic 클래스를 사용하여 원자적인 연산을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, AtomicInteger를 사용하여 원자적인 증가 연산을 수행할 수 있습니다.
public class Example {
private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
public void increment() {
count.incrementAndGet();
}
}
결론
스레드 간의 경쟁 조건은 예상치 못한 결과를 초래할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 동기화, 상호 배제, 원자성 등의 방법을 사용하여 스레드 간의 접근을 제어할 수 있습니다. 개발자는 경쟁 조건을 고려하여 안전한 멀티스레드 애플리케이션을 개발해야 합니다.