Java 스레드 교착 상태 예외(ThreadDeadlockException)를 해결하는 방법

Java 스레드 교착 상태 예외 해결 방법(ThreadDeadlockException)

소개:
멀티 스레딩은 Java 프로그래밍에서 일반적으로 사용되는 기능 중 하나이지만 멀티 스레드 환경에서는 스레드 교착 상태 예외가 발생할 수 있습니다. 즉, 스레드 간 두 당사자가 서로 리소스를 해제하기를 기다리고 있어 실행을 계속할 수 없습니다. 이 기사에서는 스레드 교착 상태 예외의 원인을 논의하고 스레드 교착 상태를 해결하기 위한 몇 가지 일반적인 방법과 샘플 코드를 제공합니다.

1. 스레드 교착 상태 예외의 원인
스레드 교착 상태는 일반적으로 다음과 같은 이유로 발생합니다.

1. 상호 배제 조건: 공유 리소스를 놓고 경쟁하는 스레드로 인해 교착 상태가 발생합니다.
2. 요청 및 보류 조건: 스레드는 일부 리소스를 보유하고 다른 스레드에서 리소스를 요청하지만 획득한 리소스를 유지하므로 서로 기다리게 됩니다.
3. 비박탈 조건: 스레드가 보유한 리소스는 다른 스레드에서 박탈할 수 없으며 스스로 해제할 수만 있습니다.
4. 루프 대기 조건: 스레드는 리소스에 대한 루프 대기 관계를 형성합니다.

2. 스레드 교착 상태를 해결하는 방법

1. 너무 많은 동기화 블록 사용 방지:
   과도한 동기화 블록은 스레드가 실행을 계속하기 전에 다른 스레드가 잠금을 해제할 때까지 기다려야 하기 때문에 교착 상태 가능성을 높입니다. 동기화 블록 수를 최소화하거나 더 세분화된 잠금을 사용하여 스레드 간의 리소스 경합 가능성을 줄일 수 있습니다.
2. 순환 대기 방지:
   자원에 대한 스레드 간에 순환 대기 관계가 형성되지 않도록 하세요. 리소스의 순서를 사용하면 리소스에 번호를 매기고 스레드가 번호 순서대로 리소스를 가져오도록 요구하는 등의 순환 대기를 방지할 수 있습니다.
3. 시간 제한 잠금 사용:
   시간 제한 잠금은 리소스를 요청할 때 대기 시간을 늘리는 메커니즘입니다. 대기 시간이 너무 길면 현재 자원 요청을 포기하고 획득한 자원을 해제한 후 다시 자원 획득을 시도할 수 있습니다.
4. Lock 객체 사용:
   Java는 동기화된 블록보다 더 유연한 Lock 인터페이스를 제공합니다. 영원히 기다리는 대신 tryLock() 메서드를 통해 잠금을 획득할 수 있습니다. 잠금 획득에 실패하면 교착 상태를 방지하기 위해 다른 작업을 선택할 수 있습니다.
5. 중첩 잠금 방지:
   스레드가 다른 잠금을 획득하려고 시도하는 동안 하나의 잠금을 보유하고 있고, 첫 번째 잠금을 획득하려고 시도하는 동안 다른 스레드가 다른 잠금을 보유하고 있으면 교착 상태가 발생합니다. 따라서 다른 잠금을 획득하려고 시도하면서 하나의 잠금을 보유하는 것을 피해야 합니다.

3. 스레드 교착 상태 예외 샘플 코드
다음은 스레드 교착 상태 예외와 해결 방법을 보여주는 간단한 샘플 코드입니다.

public class DeadlockExample {
    private static final Object resource1 = new Object();
    private static final Object resource2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println("Thread 1: Holding resource 1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println("Thread 1: Holding resource 1 and 2");
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println("Thread 2: Holding resource 2");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println("Thread 2: Holding resource 2 and 1");
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

이 예제 코드에서는 두 개의 스레드가 각각 두 개의 리소스(resource1 및 Resource2)를 보유하고 있으며 다른 리소스를 얻으려고 합니다. 두 개의 스레드가 동시에 실행 중인 경우 각 스레드가 다른 스레드가 리소스를 해제할 때까지 기다리고 있기 때문에 스레드 교착 상태 예외가 발생합니다.

이 문제를 해결하기 위해 스레드가 리소스를 얻는 순서를 조정하여 스레드가 동일한 순서로 리소스를 얻도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 스레드 2의 획득 순서를 변경하여 리소스 1을 먼저 획득한 다음 리소스 2를 획득할 수 있습니다. 자원을 얻는 순서를 조정함으로써 교착상태 문제를 해결할 수 있습니다.

결론:
스레드 교착 상태 예외는 멀티스레드 프로그래밍에서 흔히 발생하는 문제이지만 너무 많은 동기화 블록을 피하고, 루프 대기를 피하고, 시간 제한 잠금을 사용하고, Lock 개체를 사용하면 해결할 수 있습니다. 멀티 스레드 코드를 작성할 때 스레드 교착 상태로 인해 발생하는 문제를 방지하려면 위의 방법에 주의해야 합니다.

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