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Item 81. Concurrent Utilities

wait와 notify보다는 동시성 유틸리티를 애용하라

wait와 notiy는 고수준의 동시성 유틸리티가 지원하기 이전엔 잘 알아둬야 했지만, 올바르게 사용하기 까다롭고 동시성 유틸리티가 지원하는 현 시점에서는 사용하지 않는 것이 좋다.(유틸리티 사용 권장) java.util.concurrent 패키지에서 제공하는 고수준 유틸리티는 세 가지 범주로 나눌 수 있다.

  • 실행자 프레임워크: 작업을 비동기적으로 실행할 수 있게 해준다.(ExecutorService 인터페이스와 ThreadPoolExecutor 클래스를 포함한 프레임워크)

  • 동시성 컬렉션: 동시성을 지원하는 컬렉션을 제공한다.(ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList 등)

    • 내부에서 동기화를 수행하기 때문에 동시성을 무력화하는 것은 불가능하고, 외부 락을 추가로 사용하면 성능이 저하된다.

    • 여러 메서드를 원자적으로 묶어 호출하는 것이 불가능하다.

    • 때문에 여러 기본 동작을 하나의 동작으로 묶는 상태 의존적 수정 메서드들이 추가됬어다.(동시성 컬렉션 뿐만 아니라 일반 컬렉션에서도 사용 가능)

  • 동기화 장치: 스레드가 다른 스레드를 기다릴 수 있게 하여, 작업을 조율할 수 있게 해준다.(CountDownLatch, Semaphore, Phaser 등)

동기화 장치를 사용한 예시

동기화 장치를 사용하면, wait, notify를 이용하는 것보다 더 간단하게 동시성을 다룰 수 있다. 아래의 예시는 CountDownLatch를 사용하여 동작들을 동시에 시작해 모두 완료하는 데 걸리는 시간을 측정하는 메서드이다.

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Test {

    // 동작들을 동시에 시작해 모두 완료하는 데 걸리는 시간을 측정하는 메서드
    public static long time(Executor executor, int concurrency, Runnable action)
            throws InterruptedException {
        CountDownLatch ready = new CountDownLatch(concurrency);
        CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch done = new CountDownLatch(concurrency);

        for (int i = 0; i < concurrency; i++) {
            // concurrency만큼 작업자 스레드를 생성
            executor.execute(() -> {
                // 타이머에 준비 완료 신호를 보냄
                ready.countDown();
                try {
                    // 모든 작업자 스레드가 준비될 때까지 기다림
                    start.await();
                    action.run();
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    // 타이머에 작업 완료 신호를 보냄
                    done.countDown();
                }
            });
        }

        ready.await(); // 모든 작업자가 준비될 때까지 기다림
        long startNanos = System.nanoTime();
        start.countDown(); // 작업자들을 깨움
        done.await(); // 모든 작업자가 작업을 완료할 때까지 기다림
        return System.nanoTime() - startNanos;
        // nanoTime이 currentTimesMillis보다 더 정확하고, 시스템의 실시간 시계 시간 보정에 영향을 받지 않음
    }
}

코드의 흐름은 다음과 같다.

  1. ready.countDown()로 작업자 스레드가 준비됨을 알림

  2. start.await()로 모든 작업자 스레드가 준비될 때까지 기다림(start.countDown()을 대기)

  3. read.await()로 모든 작업자 스레드가 준비될 때까지 기다림

  4. done.countDown()으로 2번에서 대기한 작업자 스레드를 깨움

  5. done.await()로 모든 작업자 스레드가 작업을 완료할 때까지 기다림

  6. action.run()으로 작업을 수행

  7. done.countDown()으로 작업을 완료함을 알림

  8. 모든 작업이 완료되어 done.await()가 풀리면 System.nanoTime() - startNanos를 반환

wait와 notify

wait와 notify는 고수준 동시성을 사용할 수 있는 상황에선 전혀 고려할 필요가 없으며, 만약 레거시 코드를 다뤄야 한다면, 아래의 규칙을 따르고 올바르게 사용하는 방법을 알아두는 것이 좋다.

  • wait는 반드시 대기 반복문(while 루프 사용) 안에서 호출해야 한다.

  • 일반적으로 notify보다는 notifyAll을 사용하는 것이 좋다.

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