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진소희

1. 📌 핵심 개념 정리

✅ 요약하기

동시성과 깔끔한 코드는 양립하기 어렵다.

  1. 동시성이 필요한 이유?
    • 동시성은 결합을 없애는 전략이다. 즉, 무엇과 언제를 분리하는 전략이다. 스레드가 하나인 프로그램은 무엇과 언제가 서로 밀접하다.
    • 무엇과 언제를 분리하면 애플리케이션 구조와 효율이 극적으로 나아진다. 따라서 시스템을 이해하기가 쉽고 문제를 분리하기도 쉽다.
    • 예를 들어, 웹 애플리케이션이 표준으로 사용하는 서블릿 모델을 살펴보자. 서블릿은 웹 혹은 EJB 컨테이너라는 우산 아래서 돌아가는데, 이들 컨테이너는 동시성을 부분적으로 관리한다. 웹 요청이 들어올 때마다 웹 서버는 비동기식으로 서블릿을 실행한다. 서블릿 프로그래머는 들어오는 모든 웹 요청을 관리할 필요가 없다. 원칙적으로 각 서블릿 스레드는 다른 서블릿 스레드와 무관하게 자신만의 세상에서 돌아간다.
    • 다른 예시로, 매일 수많은 웹 사이트에서 정보를 가져와 요약하는 정보 수집기를 생각해보자. 만약 수집기가 단일 스레드 프로그램이라면 한 번에 한 웹 사이트를 방문해 정보를 가져오며, 이 과정에서 한 사이트를 끝내야 다른 사이트로 넘어잔다. 매일 실행하므로 24시간 안에 끝내야 한다. 그런데 웹 사이트를 계속 추가하면 정보를 수집하는 시간도 늘어나므로 결국은 24시간을 넘긴다.
    • 또 다른 예시로, 한 번에 한 사용자를 처리하는 시스템이 있다고 가정하자. 한 사용자를 처리하는 시간은 1초다. 사용자가 소수라면 시스템이 아주 빨리 반응한다. 하지만 사용자 수가 늘어날수록 시스템이 응답하는 속도도 늦어진다.
    • 미신과 오해
      • 이렇듯 반드시 동시성이 필요한 상황이 존재한다. 하지만, 동시성은 어렵다.
      • 동시성은 항상 성능을 높여준다: 동시성은 때로 성능을 보여준다. 대기 시간이 아주 길어 여러 스레드가 프로세서를 공유할 수 있거나, 여러 프로세서가 동시에 처리할 독립적인 계산이 충분히 많은 경우에만 성능이 높아진다. 어느 쪽도 일상적으로 발생하는 상황은 아니다.
      • 동시성을 구현해도 설계는 변하지 않는다 : 단일 스레드 시스템과 다중 스레드 시스템은 설계가 판이하게 다르다. 일반적으로 무엇과 언제를 분라하면 시스템 구조가 크게 달라진다.
      • 웹 또는 EJB 컨테이너를 사용하면 동시성을 이해할 필요가 없다 : 실제로는 컨테이너가 어떻게 동작하는지, 어떻게 동시 수정, 데드락 등과 같은 문제를 피할 수 있는지를 알아야만 한다.
    • 동시성은 다소 부하를 유발한다 : 성능 측면에서 부하가 걸리며, 코드도 더 짜야 한다
    • 동시성은 복잡하다 : 간단한 문제라도 동시성은 복잡하다.
    • 일반적으로 동시성 버그는 재현하기 어렵다 : 그래서 진짜 결함으로 간주되지 않고 일회성 문제로 여겨 무시하기 쉽다.
    • 동시성을 구현하려면 흔히 근본적인 설계 전략을 재고해야 한다.
  1. 난관
    • 동시성을 구현하기 어려운 이유는 무엇일까?
    • 두 스레드가 같은 변수를 동시에 참조하면 놀라운 결과가 발생한다.
    • 두 스레드가 자바 코드 한 줄을 거쳐가는 경로는 수없이 많은데, 그 중에서 일부 경로가 잘못된 결과를 내놓기 때문이다.
  1. 동시성 방어 원칙
    • 단일 책임 원칙
      • SRP는 주어진 메서드/클래스/컴포넌트를 변경할 이유가 하나여야 한다는 원칙이다. 동시성은 복잡성 하나만으로도 따로 분리할 이유가 충분하다.
      • 즉, 동시성 관련 코드는 다른 코드와 분리해야 한다는 뜻이다.
      • 동시성 코드는 독자적인 개발, 변경, 조율 주기가 있다
      • 동시성 코드에는 독자적인 난관이 있다. 다른 코드에서 겪는 난관과 다르며 훨씬 어렵다.
      • 잘못 구현한 동시성 코드는 별의별 방식으로 실패한다. 주변에 있는 다른 코드가 발목을 잡지 않더라도 동시성 하나만으로도 충분히 어렵다.
      • 권장사항: 동시성 코드는 다른 코드와 분리하라.
    • 따름 정리: 자료 범위를 제한하라
      • 객체 하나를 공유한 후 동일 필드를 수정하는 두 스레드가 서로 간섭하므로 예상치 못한 결과를 내놓기 때문에, 이러한 문제를 해결하는 방안으로 공유 객체를 사용하는 코드 내 임계영역을 synchronized 키워드로 보호하라고 권장한다.
      • 공유자료를 수정하는 위치가 많을수록 다음 가능성이 커진다.
        • 보호할 임계영역을 빼먹는다. 그래서 공유 자료를 수정하는 모든 코드를 망가뜨린다.
        • 모든 임계영역을 올바로 보호했는지(DRY 위반) 확인하느라 똑같은 노력과 수고를 반복한다.
        • 그렇지 않아도 찾아내가 어려운 버그가 더욱 찾기 어려워진다.
      • 권장사항: 자료를 캡슐화하라. 공유자료를 최대한 줄여라.
    • 따름 정리: 자료 사본을 사용하라
      • 공유 자료를 줄이려면 처음부터 공유하지 않는 방법이 제일 좋다. 어떤 경우에는 객체를 복사해 읽기 전용으로 사용하는 방법이 가능하다. 어떤 경우에는 각 스레드가 객체를 복사해 사용한 후 한 스레드가 해당 사본에서 결과를 가져오는 방법도 가능하다.
      • 사본으로 동기화를 피할 수 있다면 내부 잠금을 없애 절약한 수행 시간이 사본 생성과 가비지 컬렉션에 드는 부하를 상쇄할 가능성이 크다.
    • 따름 정리: 스레드는 가능한 독립적으로 구현하라
      • 자신만의 세상에 존재하는 스레드를 구현한다. 즉, 다른 스레드와 자료를 공유하지 않는다. 각 스레드는 클라이언트 요청 하나를 처리한다. 모든 정보는 비공유 출처에서 가져오며 로컬 변수에 저장한다.
      • 권장사항: 독자적인 스레드로, 가능하면 다른 프로세서에서, 돌려도 괜찮도록 자료를 독립적인 단위로 분할하라.
  1. 라이브러리를 이해하라
    • 자바 5는 동시성 측면에서 이전 버전보다 많이 나아졌다. 자바 5로 스레드 코드를 구현한다면 다음을 고려
      • 스레드 환경에 안전한 컬렉션을 사용한다. 자바 5부터 제공한다
      • 서로 무관한 작업을 수행할 때는 executor 프레임워크를 사용한다
      • 가능하다면 스레드가 차단되지 않는 방법을 사용한다
      • 일부 클래스 라이브러리는 스레드에 안전하지 못하다

    • 스레드 환경에 안전한 컬렉션

      • 더그 리가 책을 집팔하면서 스레드에 사용해도 안전한 컬렉션 클래스 몇 개를 구현했는데, 나중에 java.util.concurrent 패키지에 추가되었다. 해당 패키지가 제공하는 클래스는 다중 스레드 환경에서 사용해도 안전하며, 성능도 좋다. 실제로 ConcurrentHashMap은 거의 모든 상황에서 HashMap보다 빠르다. 동시 읽기/쓰기를 지원하며, 자주 사용하는 복합 연산을 다중 스레드 상에서 안전하게 만든 메서드로 제공한다.
    • 권장사항: 언어가 제공하는 클래스를 검토하라. 자바에서는 java.util.concur-rent, java.util.concurrent.atomic, java.util.concurrent.locks를 익혀라.

  1. 실행 모델을 이해하라

    • 다중 스레드 애플리케이션을 분류하는 방식은 여러가지다. 기본 용어부터 익히자.
      • 한정된 자원(Bound Resource): 다중 스레드 환경에서 사용하는 자원으로, 크기나 숫자가 제한적이다. 데이터베이스 연결, 길이가 일정한 읽기/쓰기 버퍼 등이 예다.
      • 상호 배제(Mutual Exclusion):

  1. 동기화하는 메서드 사이에 존재하는 의존성을 이해하라

  1. 동기화하는 부분을 작게 만들어라

  1. 올바른 종료 코드는 구현하기 어렵다

  1. 스레드 코드 테스트하기

2. 🤔 이해가 어려운 부분

🔍 질문하기

책을 읽으며 이해하기 어려웠던 개념이나 명확하지 않았던 내용을 정리합니다.

  1. 동시성 방어 원칙
    • 어려웠던 부분
      DRY 위반
    • 궁금한 점
      해당 개념이 어떤 원리로 동작하는지, 실무에서 어떻게 활용되는지 등을 질문 형태로 정리합니다.

3. 📚 참고 사항

📢 논의하기

관련된 자료가 있다면 공유하고, 더 깊이 논의하고 싶은 아이디어나 의견을 정리합니다.

  1. 관련 자료 공유
    • 추가 자료
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  1. 논의하고 싶은 주제
    • 주제
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      논의하고 싶은 이유를 작성합니다.
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