자바 스레드의 용도는 무엇입니까

이 튜토리얼에서는 스레드의 기본 사항, 즉 스레드가 무엇인지, 왜 유용한지, 스레드를 사용하는 간단한 프로그램 작성을 시작하는 방법을 살펴봅니다. (추천 과정: Java 동영상 튜토리얼)

스레드란 무엇인가요?

거의 모든 운영 체제는 프로세스 개념을 지원합니다. 프로세스는 서로 격리되어 어느 정도 독립적으로 실행되는 프로그램입니다.

스레딩은 단일 프로세스에서 여러 활동이 공존할 수 있게 해주는 도구입니다. 대부분의 최신 운영 체제는 스레드를 지원하며 스레드의 개념은 수년 동안 다양한 형태로 존재해 왔습니다. Java는 언어 자체에 스레드를 명시적으로 포함시킨 최초의 주요 프로그래밍 언어였습니다. Java는 스레딩을 기본 운영 체제의 도구로 취급하지 않았습니다.

때때로 스레드를 경량 프로세스라고도 합니다. 프로세스와 마찬가지로 스레드는 프로그램의 독립적인 동시 실행 경로입니다. 각 스레드에는 자체 스택, 자체 프로그램 카운터 및 로컬 변수가 있습니다. 그러나 프로세스 내의 스레드는 별도의 프로세스에 비해 서로 덜 격리됩니다. 이들은 각 프로세스가 가져야 하는 메모리, 파일 핸들 및 기타 상태를 공유합니다.

프로세스는 동시에 실행되는 것처럼 보이지만 서로 동기화되지 않는 여러 스레드를 지원할 수 있습니다. 프로세스의 여러 스레드는 동일한 메모리 주소 공간을 공유합니다. 즉, 동일한 변수와 개체에 액세스할 수 있고 동일한 힙에서 개체를 할당할 수 있습니다. 이렇게 하면 스레드 간에 정보를 공유하기가 더 쉬워지지만 동일한 프로세스의 다른 스레드를 방해하지 않도록 주의해야 합니다.

Java 스레딩 도구와 API는 믿을 수 없을 정도로 간단합니다. 그러나 스레드를 효율적으로 사용하는 복잡한 프로그램을 작성하는 것은 그리 쉽지 않습니다. 동일한 메모리 공간에 여러 스레드가 공존하고 동일한 변수를 공유하므로 스레드가 서로 간섭하지 않도록 주의해야 합니다.

모든 Java 프로그램은 스레드를 사용합니다

모든 Java 프로그램에는 최소한 하나의 스레드, 즉 메인 스레드가 있습니다. Java 프로그램이 시작되면 JVM은 메인 스레드를 생성하고 이 스레드에서 프로그램의 main() 메서드를 호출합니다.

JVM은 일반적으로 볼 수 없는 다른 스레드(예: 가비지 수집, 객체 종료 및 기타 JVM 관리 작업과 관련된 스레드)도 생성합니다. AWT(Abstract Windowing Toolkit) 또는 Swing UI Toolkit, 서블릿 컨테이너, 애플리케이션 서버 및 RMI(Remote Method Invocation)와 같은 다른 도구도 스레드를 생성합니다.

스레드를 사용하는 이유는 무엇인가요?

Java 프로그램에서 스레드를 사용하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. Swing, 서블릿, RMI 또는 EJB(Enterprise JavaBeans) 기술을 사용하는 경우 이미 스레드를 사용하고 있다는 사실을 인식하지 못할 수도 있습니다. ㅋㅋㅋ AWT 및 Swing과 같은 툴킷에는 키 입력이나 마우스 클릭과 같은 UI 이벤트를 처리하는 이벤트 스레드가 있습니다.

AWT 및 Swing 프로그램은 이벤트 리스너를 UI 객체에 연결합니다. 이러한 리스너는 버튼 클릭과 같은 특정 이벤트가 발생할 때 알림을 받습니다. 이벤트 리스너는 AWT 이벤트 스레드에서 호출됩니다.

이벤트 리스너가 큰 문서의 맞춤법 검사와 같이 오래 지속되는 작업을 수행하는 경우 이벤트 스레드는 맞춤법 검사기를 실행 중이므로 이벤트 리스너가 완료될 때까지 추가 UI 이벤트를 처리할 수 없습니다. 이로 인해 프로그램이 멈춘 것처럼 나타나 사용자가 혼란스러워질 수 있습니다.

UI 응답 지연을 방지하려면 이벤트 리스너가 더 긴 작업을 다른 스레드에 넣어야 AWT 스레드가 작업 실행(장기 실행 작업 취소 포함) 작업 요청 중에 UI 이벤트를 계속 처리할 수 있습니다.

멀티 프로세서 시스템 활용

멀티 프로세서(MP) 시스템이 과거보다 더 보편화되었습니다. 이전에는 대규모 데이터 센터와 과학 컴퓨팅 시설에서만 찾을 수 있었습니다. 오늘날 많은 저가형 서버 시스템은 물론 일부 데스크탑 시스템에도 여러 프로세서가 있습니다. Linux, Solaris 및 Windows NT/2000을 포함한 최신 운영 체제는 다중 프로세서를 활용하고 스레드가 사용 가능한 모든 프로세서에서 실행되도록 예약할 수 있습니다.

스케줄링의 기본 단위는 일반적으로 스레드입니다. 프로그램에 활성 스레드가 하나만 있는 경우 한 번에 하나의 프로세서에서만 실행될 수 있습니다. 프로그램에 활성 스레드가 여러 개 있는 경우 여러 스레드를 동시에 예약할 수 있습니다. 잘 설계된 프로그램에서 다중 스레드를 사용하면 프로그램 처리량과 성능이 향상될 수 있습니다.

Simplified Modeling

어떤 경우에는 스레드를 사용하면 프로그램을 더 쉽게 작성하고 유지 관리할 수 있습니다. 여러 엔터티 간의 상호 작용을 시뮬레이션하려는 시뮬레이션 애플리케이션을 고려해보세요. 각 엔터티에 고유한 스레드를 제공하면 많은 시뮬레이션 및 모델링 애플리케이션을 크게 단순화할 수 있습니다.

프로그램을 단순화하기 위해 별도의 스레드를 사용하는 또 다른 예는 애플리케이션에 여러 개의 독립적인 이벤트 기반 구성 요소가 있는 경우입니다. 예를 들어 애플리케이션에는 이벤트 후 초를 카운트다운하고 화면 표시를 업데이트하는 구성 요소가 있을 수 있습니다. 주기적으로 시간을 확인하고 디스플레이를 업데이트하는 메인 루프를 사용하는 것보다 스레드가 아무것도 하지 않고 화면 카운터가 업데이트될 때 특정 시간까지 절전 모드로 전환하는 것이 더 간단하고 오류가 발생할 가능성이 적습니다. 이렇게 하면 메인 스레드는 타이머에 대해 전혀 걱정할 필요가 없습니다.

비동기 또는 백그라운드 처리

서버 애플리케이션은 소켓과 같은 원격 소스로부터 입력을 받습니다. 소켓에서 읽을 때 현재 사용 가능한 데이터가 없으면 데이터를 사용할 수 있을 때까지 SocketInputStream.read() 호출이 차단됩니다.

단일 스레드 프로그램이 소켓을 읽으려고 하는데 소켓의 반대쪽 끝에 있는 엔터티가 데이터를 보내지 않으면 프로그램은 다른 처리를 수행하지 않고 영원히 기다리게 됩니다. 대신 프로그램은 데이터가 사용 가능한지 확인하기 위해 소켓을 폴링할 수 있지만 성능에 미치는 영향 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다.

그러나 소켓에서 읽을 스레드를 생성하면 이 스레드가 소켓의 입력을 기다리는 동안 기본 스레드가 다른 작업을 수행할 수 있습니다. 동시에 여러 소켓에서 읽을 수 있도록 여러 스레드를 생성할 수도 있습니다. 이렇게 하면 데이터가 사용 가능한지 확인하기 위해 자주 폴링할 필요 없이 데이터를 사용할 수 있을 때(대기 스레드가 깨어날 때) 빠르게 알림을 받을 수 있습니다. 스레드를 사용하여 소켓을 기다리는 코드도 폴링보다 간단하고 오류가 발생할 가능성이 적습니다.

간단하지만 때로는 위험함

Java 스레딩 도구는 사용하기 매우 쉽지만 멀티스레드 프로그램을 만들 때 피해야 할 몇 가지 위험이 있습니다.

여러 스레드가 동일한 데이터 항목(예: 정적 필드, 전역적으로 액세스 가능한 개체의 인스턴스 필드 또는 공유 컬렉션)에 액세스하는 경우 모두가 볼 수 있도록 데이터에 대한 액세스를 조정해야 합니다. 데이터에 대한 일관된 견해를 유지하며, 서로가 상대방의 변경 사항을 방해하지 않습니다. 이러한 목적을 달성하기 위해 Java 언어는 동기화 및 휘발성이라는 두 가지 키워드를 제공합니다. 이 튜토리얼의 뒷부분에서 이러한 키워드의 목적과 의미를 살펴보겠습니다.

여러 스레드에서 변수에 액세스할 때는 액세스가 제대로 동기화되었는지 확인해야 합니다. 간단한 변수의 경우 휘발성 변수를 선언하는 것만으로도 충분할 수 있지만 대부분의 경우 동기화가 필요합니다.

공유 변수에 대한 액세스를 보호하기 위해 동기화를 사용하려는 경우 변수가 액세스되는 프로그램의 모든 곳에서 동기화가 사용되는지 확인해야 합니다.

과도하게 사용하지 마세요

스레드는 다양한 유형의 애플리케이션을 크게 단순화할 수 있지만 스레드를 과도하게 사용하면 프로그램 성능과 유지 관리 가능성이 위태로워질 수 있습니다. 스레드가 리소스를 소비했습니다. 따라서 성능 저하 없이 생성할 수 있는 스레드 수에는 제한이 있습니다.

특히 단일 프로세서 시스템에서는 여러 스레드를 사용해도 주로 CPU 리소스를 소비하는 프로그램이 더 빠르게 실행되지 않습니다.

예: 하나의 스레드를 타이밍에 사용하고 다른 하나는 작업을 수행합니다.

다음 예에서는 두 개의 스레드를 사용합니다. 하나는 타이밍에, 다른 하나는 실제 작업에 사용됩니다. 메인 스레드는 매우 간단한 알고리즘을 사용하여 소수를 계산합니다.

시작하기 전에 타이머 스레드를 생성하고 시작합니다. 타이머 스레드는 10초 동안 대기한 후 메인 스레드가 확인하는 플래그를 설정합니다. 10초 후에 기본 스레드가 중지됩니다. 공유 플래그는 휘발성으로 선언됩니다.

/**
 * CalculatePrimes -- calculate as many primes as we can in ten seconds 
 */ 
 
public class CalculatePrimes extends Thread {
 
    public static final int MAX_PRIMES = 1000000;
    public static final int TEN_SECONDS = 10000;
 
    public volatile boolean finished = false;
 
    public void run() {
        int[] primes = new int[MAX_PRIMES];
        int count = 0;
 
        for (int i=2; count<MAX_PRIMES; i++) {
 
            // Check to see if the timer has expired
            if (finished) {
                break;
            }
 
            boolean prime = true;
            for (int j=0; j<count; j++) {
                if (i % primes[j] == 0) {
                    prime = false;
                    break;
                }
            }
 
            if (prime) {
                primes[count++] = i;
                System.out.println("Found prime: " + i);
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        CalculatePrimes calculator = new CalculatePrimes();
        calculator.start();
        try {
            Thread.sleep(TEN_SECONDS);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            // fall through
        }
 
        calculator.finished = true;
    }
}

요약

Java 언어에는 언어에 내장된 강력한 스레딩 기능이 포함되어 있습니다. 스레딩 도구를 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

GUI 애플리케이션의 응답성 향상

다중 프로세서 시스템 활용

프로그램에 여러 독립 엔터티가 있는 경우 프로그램 논리 단순화

전체 프로그램을 차단하지 않고 실행 I/O 차단

여러 스레드를 사용하는 경우 스레드 간 데이터 공유 규칙을 따르도록 주의해야 합니다. 이에 대해서는 데이터에 대한 액세스 공유에서 설명합니다. 이 모든 규칙은 하나의 기본 원칙으로 요약됩니다. 동기화하는 것을 잊지 마세요.

위 내용은 자바 스레드의 용도는 무엇입니까의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!