멀티 스레드

멀티 스레드란

하나의 프로세스를 다수의 실행 단위로 구분하여 자원을 공유하고 자원의 생성과 관리의 중복성을 최소화하여 수행 능력을 향상시키는 것을 멀티스레딩이라고 한다.

하나의 프로그램에 동시에 여러개의 일을 수행할 수 있도록 해주는 것이다.

 

 

멀티 스레딩의 장점

• 프로세스 생성은 많은 시간과 자원을 소비한다.
• 이러한 단점을 최소화 시킨 일종의 경량화된 프로세스(=스레드)를 만들게 된 것이다.
• 스레드 간의 통신이 필요한 경우에도 별도의 자원을 이용하는 것이 아니라 전역 변수의 공간 또는 동적으로 할당된 공간인 Heap 영역을 이용하여 데이터를 주고받을 수 있다.
• 그렇기 때문에 프로세스 간 통신 방법에 비해 스레드 간의 통신 방법이 훨씬 간단하다.
• 스레드의 context switch 는 프로세스 context switch 와는 달리 캐시 메모리를 비울 필요가 없기 때문에 더 빠르다.
• 따라서 시스템의 throughput 이 향상되고 자원 소모가 줄어들며 자연스럽게 프로그램의 응답 시간이 단축된다.
• 이러한 장점 때문에 여러 프로세스로 할 수 있는 작업들을 하나의 프로세스에서 스레드로 나눠 수행하는 것이다.

 

멀티 스레딩의 문제점

• 멀티 프로세스 기반으로 프로그래밍할 때는 프로세스 간 공유하는 자원이 없기 때문에 동일한 자원에 동시에 접근하는 일이 없었지만 멀티 스레딩을 기반으로 프로그래밍할 때는 이 부분을 신경 써줘야 한다.
• 서로 다른 스레드가 데이터와 힙 영역을 공유하기 때문에 어떤 스레드가 다른 스레드에서 사용중인 변수나 자료구조에 접근하여 엉뚱한 값을 읽어오거나 수정할 수 있다.
• 그렇기 때문에 멀티스레딩 환경에서는 동기화 작업이 필요하다.
• 동기화를 통해 작업 처리 순서를 컨트롤 하고 공유 자원에 대한 접근을 컨트롤하는 것이다.
• 하지만 이로 인해 병목현상이 발생하여 성능이 저하될 가능성이 높다.
• 그러므로 과도한 락으로 인한 병목현상을 줄여야 한다.
• 공유 자원이 아닌 부분은 동기화 처리를 할 필요가 없다.
  즉, 동기화 처리가 필요한 부분에만 synchronized 키워드를 통해 동기화하는 것이다.
• 불필요한 부분까지 동기화를 할 경우 현재 쓰레드는 락(lock)을 획득한 스레드가 종료하기 전까지 대기해야 한다.
  그렇게 되면 전체 성능에 영향을 미치게 된다.
• 즉 동기화를 하고자 할 때는 메소드 전체를 동기화할 것인가 아니면 특정 부분만 동기화할 것인지 고민해야 한다.

 

멀티 스레드 vs 멀티 프로세스

1. 멀티 스레드는 멀티 프로세스보다 적은 메모리 공간을 차지하고 문맥 전환이 빠르다는 장점이 있지만, 오류로 인해 하나의 스레드가 종료되면 전체 스레드가 종료될 수 있다는 점과 동기화 문제를 안고 있다.
2. 반면 멀티 프로세스 방식은 하나의 프로세스가 죽더라도 다른 프로세스에는 영향을 끼치지 않고 정상적으로 수행된다는 장점이 있지만, 멀티 스레드보다 많은 메모리 공간과 CPU 시간을 차지한다는 단점이 존재한다.

이 두 가지는 동시에 여러 작업을 수행한다는 점에서 같지만 적용해야 하는 시스템에 따라 적합/부적합이 구분된다. 따라서 대상 시스템의 특징에 따라 적합한 동작 방식을 선택하고 적용해야 한다.

 

• 멀티 스레드 : [ 데이터 영역, 힙, 스택 ] 영역 중스택 영역만 비공유.
• 멀티 프로세스 : [ 데이터 영역, 힙, 스택 ] 영역모두를 비공유.