🌟 스레드 기본 개념

• 여러 스레드가 프로세스의 자원가 메모리를 공유한다.
• 프로세스 내에서 여러 스레드를 생성하여 병렬로 작업을 수행 | | 프로세스 vs 스레드 | 프로세스는 컴퓨터에서 특정 양의 메모리를 할당 받아 실행 되는 프로그램이고, 스레드는 그 프로그램 안에서의 특정 메모리를 할당 받아 실행하는 작은 단위의 작업 | | | 동시성 vs 멀티태스킹 | 멀티태스킹 -  하나의 시스템에서 여러 개의 작업(task)을 동시에 실행하는 것을 말한다. 운영 체제에서는 이를 위해 여러 개의 프로세스 또는 스레드를 생성하여 동시에 실행한다.

동시성 - 하나의 작업 내에서 여러 개의 서브 태스크(subtask)를 동시에 처리하는 것을 말한다. 이는 여러 개의 스레드를 생성하여 하나의 작업을 분할하여 처리하거나, 비동기적으로 여러 개의 작업을 처리하는 것 등을 말한다. | - 하드웨어적인 측면으로 보았을 때는 멀티태스킹이 동시성보다 상위의 인자로 위치해있다. | | 병렬성 vs 동시성 | 동시성: 하나의 시스템이 여러 작업을 동시에 처리하는 것처럼 보이게 하는 것 (실제로는 번갈아가며 처리) 병렬성: 병렬성은 여러 작업을 실제로 동시에 처리하는 것이다. | - 병렬성과 동시성은 비슷해 보이지만 완전히 다른 개념이다. 병렬성은 여러 작업이 동시에 실행되는 것이지만, 이러한 작업들은 각각이 독립적으로 실행되며 서로 영향을 주지 않는다. 반면에 동시성은 서로 다른 작업들이 서로 영향을 주면서 동시에 실행되는 것처럼 보인다.

동시성 - 싱글 코어에서 멀티 쓰레드(Multi thread)를 동작 시키는 방식 (논리적인 개념) 병렬성 - 멀티 코어에서 멀티 쓰레드(Multi thread)를 동작시키는 방식 (물리적인 개념) | | 스레드를 알아야하는 이유 | 1. **메모리 공간의 독립성 관련 문제 상황 각 스레드는 고유한 스택을 가지고 있어서 스레드의 함수 호출과 지역 변수는 다른 스레드와 독립적으로 관리된다. 이런 구조는 여러 스레드가 동일한 메모리 공간에 접근할 때 동기화 문제를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 하나의 스레드가 공유된 데이터를 수정하는 동안 다른 스레드도 동일한 데이터에 접근하려고 하면 데이터 무결성이 깨질 수 있다. 이를 관리하기 위해서는 스레드 간의 메모리 접근을 잘 조정하고, 필요한 경우 락이나 다른 동기화 메커니즘을 사용하여 데이터의 일관성과 안정성을 유지해야 한다.

2. 자원 누수 방지 관련 문제 상황 스레드가 생성되고 종료될 때, 자원의 할당과 해제가 적절히 이루어지지 않으면 자원 누수가 발생할 수 있다. 예를 들어, 스레드가 파일 핸들러나 네트워크 연결, 메모리 할당 등을 사용하고 이를 제대로 해제하지 않는다면, 시스템의 성능 저하나 충돌을 초래할 수 있다.

3. 동시성 문제 해결 관련 문제 상황 스레드는 독립적으로 실행되면서 동시에 여러 작업을 수행할 수 있다. 이러한 동시성은 프로그램의 성능을 크게 향상시킬 수 있지만, 동시에 여러 스레드가 같은 자원에 접근하려고 할 때 경쟁 조건(race condition)이나 교착 상태(deadlock) 같은 동시성 관련 문제가 발생할 수 있다.** | | | 컨텍스트 스위칭 | 한 스레드의 상태를 다른 스레드로 전달해주는 과정 | | | 동시성 관리 | 동시에 실행되는 작업들 간의 충돌을 최소화 | | | 오버헤드 | - 특정 작업을 수행하기 위해 필요한 처리 시간, 메모리, 또는 다른 컴퓨팅 자원을 초과하여 사용되는 부분

• 실제 작업 외에 추가적으로 발생하는 비용이나 자원의 소모 | | | 스레드 오버헤드 | 멀티스레딩 환경에서 스레드를 생성, 관리, 동기화하는 과정에서 발생하는 추가적인 비용 | ex) 스레드 생성 및 종료 비용, 문맥 전환(Context Switching) 비용, 동기화 비용, 스레드 간 통신 비용 | | Thread Class 상속 | | - 상속을 받아 사용해야 하기 때문에 다른 클래스를 상속받아 사용할 수 없다는 단점이 있다. | | Runnable Interface 사용 | 재사용성이 높고, 코드의 일관성을 유지할 수 있어서 Thread보다 더 효율적인 방법 | - 추상 메서드 run을 반드시 구현해야 한다. | | Thread Class vs Runnable Interface | - Thread Class의 다이아몬드 문제 때문에 일반적으로는 Runnable 인터페이스를 구현해서 스레드를 사용한다. | 주의사항 : Thread를 실행할 때 start()와 run()의 차이 → run()을 호출하는 것은 생성된 스레드 객체를 실행하는 것이 아니라, 단순히 스레드 클래스 내부의 run 메서드를 실행시키는 것이다. 즉, main 함수의 스레드를 그대로 사용해서 run 메서드를 실행하기 때문에 새로운 스레드가 생기지 않고 병렬처리를 할 수 없다. start()를 호출하면 스레드를 새롭게 생성해서 해당 스레드를 runnable 한 상태로 만든 후 run() 메서드를 실행하게 된다. 따라서 start()를 호출해야만 멀티스레드로 병렬 처리가 가능해진다. | | Synchronized | - 특정 블럭(변수)의 액세스를 동기화(동시에 하나의 스레드만 접근할 수 있다) | - synchronized은 특정 Thread가 해당 블락 전체를 lock 하기 때문에 다른 Thread는 아무작업을 못하고 기다리는 상황이 되어 낭비가 심하다. 그래서 NonBlocking하면서 동기화 문제를 해결하기 위한 방법이 Atomic이다. | | AtomicInteger | - 원자성을 보장하는 Interger를 의미한다. 멀티 쓰레드 환경에서 동기화 문제를 별도의 synchronized 키워드 없이 해결하기 위해서 고안된 방법
• synchronized의 소모 비용을 줄이는 non-blocking 방식을 사용한다는 점에서 차이점이 존재한다. | - CAS 알고리즘을 사용 | | 자바 언어에서 지원하는 동시성 관리 | - synchronized, volatile, AtomicInteger 3가지가 있고, 가장 좋은 방법은 AtomicInteger이다. | |

1. 2개 스레드에서 할 일을 2개의 프로세스에서 하면 안되나요?

   1. 자원 사용 효율성: 스레드는 프로세스 내 메모리를 공유하기 때문에, 프로세스보다 더 적은 자원을 사용합니다. 이는 메모리의 추가적인 확장 한계를 고려할 때 중요하다.
   2. 통신 용이성: 같은 프로세스 내 스레드끼리는 메모리를 공유하기 때문에, 데이터 공유가 용이합니다. 이는 복잡한 프로세스 간 통신보다 효율적이다.
   3. 빠른 처리 속도: 스레드 간 컨텍스트 스위칭은 프로세스 간 전환보다 더 적은 시간과 자원을 소모하므로, 처리 속도가 향상된다.

2. 그럼 반대로 생각하면, 프로세스를 최대한 적게 사용하고 스레드를 최대한 많이 사용하면 좋은거네요?

   1. 자원 공유의 복잡성: 스레드들이 메모리와 자원을 공유하므로, 이로 인한 동시성 문제가 발생할 수 있다. 여러 스레드가 동일한 데이터에 접근하려 할 때, 데이터의 일관성과 무결성을 유지하기 위한 추가적인 동기화 작업이 필요하다.
   2. 안정성 문제: 하나의 스레드에서 발생한 문제가 전체 프로세스에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 하나의 스레드에서 예외가 처리되지 않으면 전체 프로세스가 종료될 수 있다.
   3. 스레드 오버헤드: 스레드의 수가 너무 많아지면, 스레드 관리를 위한 오버헤드가 증가하고 성능이 저하될 수 있습니다. 스레드 간의 컨텍스트 스위칭 비용도 무시할 수 없는 수준으로 커질 수 있습니다.

3. 멀티 코어에서 멀티 쓰레드를 병렬성으로 동작시킬때 (여러 작업이 동시에 실행되며 서로 영향을 주지 않는다고하는데, 그럼) 스레드 사이에 컨텍스트 스위칭이 안 일어난다는 말인가요? 예! 하지만 코어 수보다 많은 스레드가 존재하는 경우에는 컨텍스트 스위칭이 일어날 수 있다.