CyclicBarrier 란 무엇입니까? 주요 사실과 예시 설명

1. 순환장벽(CyclicBarrier)이란 무엇입니까?

CyclicBarrier는 스레드 집합이 모두 서로가 공통 장벽 지점에 도달할 때까지 기다릴 수 있도록 하는 동기화 보조 장치입니다. 모든 스레드가 장벽에 도달하면 해당 스레드가 해제되어 작업을 계속합니다. 대기 중인 스레드가 해제된 후에 재사용할 수 있기 때문에 장벽을 "순환"이라고 합니다.

1.1 CyclicBarrier의 주요 특징

• 재사용성 : CountDownLatch 와 같은 다른 동기화 보조 도구와 달리 CyclicBarrier는 모든 스레드가 해제된 후 재설정하고 다시 사용할 수 있습니다.
• Barrier Action : 선택적으로 모든 스레드가 Barrier에 도달하면 실행되는 Barrier 작업을 지정할 수 있습니다.
• 유연성: 여러 스레드가 다음 단계로 진행하기 전에 단계가 완료될 때까지 서로 기다려야 하는 시나리오에 유용합니다.

1.2 CyclicBarrier의 작동 방식

• 초기화 : CyclicBarrier는 장벽에서 기다려야 하는 여러 당사자(스레드)로 초기화됩니다.
• 대기 : 각 스레드는 장벽에서 wait() 메서드를 호출합니다.
• 해제 : 마지막 스레드가 장벽에 도달하면 대기 중인 모든 스레드가 해제되고 선택적 장벽 작업(제공된 경우)이 실행됩니다.
• 재사용 : 장벽이 재설정되어 다음 대기 주기 동안 다시 사용할 수 있습니다.

1.3 일반적인 사용 사례

• 일괄 처리 : 데이터를 일괄 처리할 때 스레드는 CyclicBarrier를 사용하여 각 일괄 처리가 끝날 때 동기화할 수 있습니다.
• 병렬 알고리즘 : 병렬 알고리즘에서는 스레드가 특정 계산 단계를 완료한 후 동기화해야 하는 경우가 많습니다.

2. 실제 사례 및 데모

CyclicBarrier의 작동 방식을 더 잘 이해하기 위해 실제 예제와 데모를 살펴보겠습니다.

2.1 코드 예

다음은 CyclicBarrier 사용을 보여주는 간단한 예입니다.

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final int numberOfThreads = 3;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(numberOfThreads, new BarrierAction());

        for (int i = 0; i < numberOfThreads; i++) {
            new Thread(new Task(barrier)).start();
        }
    }
}

class Task implements Runnable {
    private final CyclicBarrier barrier;

    Task(CyclicBarrier barrier) {
        this.barrier = barrier;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting at the barrier.");
            barrier.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has passed the barrier.");
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class BarrierAction implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Barrier Action executed. All threads are released.");
    }
}

2.2 데모 결과

위 코드를 실행하면 다음 순서를 관찰하게 됩니다.

• 각 스레드는 장벽에서 기다리고 있음을 나타내는 메시지를 인쇄합니다.
• 모든 스레드가 장벽에 도달하면 BarrierAction이 실행되어 "Barrier Action 실행됨. 모든 스레드가 해제됩니다."라고 인쇄됩니다.
• 그런 다음 각 스레드는 장벽을 통과했음을 나타내는 메시지를 인쇄합니다.

다음은 출력 예입니다.

Thread-0 is waiting at the barrier.
Thread-1 is waiting at the barrier.
Thread-2 is waiting at the barrier.
Barrier Action executed. All threads are released.
Thread-0 has passed the barrier.
Thread-1 has passed the barrier.
Thread-2 has passed the barrier.

3. 결론

CyclicBarrier는 Java에서 여러 스레드를 조정하는 데 유용한 도구입니다. 스레드가 서로를 기다릴 수 있도록 하고 여러 주기에 걸쳐 재사용할 수 있으므로 많은 동기화 시나리오에 이상적입니다. 데이터를 일괄 처리하든 병렬 알고리즘을 구현하든 상관없이 CyclicBarrier를 효과적으로 사용하는 방법을 이해하면 멀티스레드 프로그래밍 기술이 향상됩니다.

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