[c++] 스레드 풀과 리소스 관리

07 Dec 2023

C++에서 스레드 풀을 사용하여 리소스를 효율적으로 관리하는 방법에 대해서 알아보겠습니다. 스레드 풀은 다수의 작업을 처리하기 위해 미리 생성된 스레드들을 사용하여 작업을 분산시키는 메커니즘입니다. 리소스 관리를 효율적으로 하기 위해서는 스레드 풀을 사용하여 작업들을 분배하고, 리소스를 적절히 활용하는 것이 중요합니다.

스레드 풀 구현

C++11 표준 라이브러리에서는 std::thread 라이브러리를 사용하여 스레드를 생성하고 관리할 수 있습니다. 스레드 풀을 구현하기 위해서는 std::thread 라이브러리를 활용하여 여러 개의 스레드를 미리 생성해두고, 작업이 들어오면 생성된 스레드 중 하나에 작업을 할당하는 방법을 사용합니다.

아래는 간단한 스레드 풀의 예제 코드입니다.

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

class ThreadPool {
public:
    explicit ThreadPool(size_t numThreads) : stop(false) {
        for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
            workers.emplace_back([this] {
                for (;;) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queueMutex);
                        this->condition.wait(lock, [this] { return this->stop || !this->tasks.empty(); });
                        if (this->stop && this->tasks.empty()) {
                            return;
                        }
                        task = std::move(this->tasks.front());
                        this->tasks.pop();
                    }
                    task();
                }
            });
        }
    }

    template<class F>
    void enqueue(F&& f) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            tasks.emplace(std::forward<F>(f));
        }
        condition.notify_one();
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (std::thread &worker : workers) {
            worker.join();
        }
    }

private:
    std::vector<std::thread> workers;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex queueMutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

위의 코드는 간단한 스레드 풀을 구현한 것입니다. ThreadPool 클래스는 생성자에서 미리 지정된 개수의 스레드를 생성하고, enqueue 함수를 통해 작업을 추가할 수 있습니다. 또한 소멸자에서는 모든 스레드를 정리합니다.

리소스 관리

스레드 풀을 사용하여 작업을 처리할 때, 리소스를 효율적으로 활용하는 것이 중요합니다. 가장 중요한 리소스 중 하나는 메모리입니다. 스레드 풀을 사용하여 작업을 처리할 때, 각각의 스레드가 메모리를 공유하고 있음에 주의해야 합니다. 따라서 스레드 간의 메모리 충돌을 방지하기 위해 적절한 동기화 메커니즘을 활용해야 합니다.

또한 파일이나 네트워크와 같은 외부 리소스를 사용하는 경우에는, 여러 스레드가 동시에 해당 리소스에 접근할 수 있기 때문에 충돌을 방지하기 위해 적절한 락 메커니즘을 사용해야 합니다.

마무리

C++을 사용하여 스레드 풀을 구현하고 리소스를 관리하는 방법에 대해 알아보았습니다. 스레드 풀을 효율적으로 활용하여 작업을 분배하고, 리소스를 안전하게 관리하는 것은 멀티스레드 프로그래밍에서 매우 중요한 요소입니다. 위의 예제 코드를 참고하여 스레드 풀 및 리소스 관리에 대해 더 깊게 학습해보시기를 권장합니다.

참고 자료: C++ Concurrency in Action, Second Edition - Anthony Williams