[Java] 자바 쓰레드 상태, 우선순위(State, Priority)

• 이 글은 "자바 온라인 스터디" 에 참여하여 공부한 글입니다.

멀티 쓰레드

• 멀티 쓰레드 프로그래밍이란 하나의 응용프로그램에서 동시에 여러 처리를 하기 위해 쓰레드를 생성하여 운영하는 프로그래밍을 말합니다.

• 멀티 쓰레드 프로그래밍의 특징은 동시성과 병렬성이 존재합니다. 하나의 코어에서 여러 개의 쓰레드를 운영하는 것은 동시성으로 빠른 속도로 쓰레드를 번갈아 가면서 실행하는 것입니다.

• 병렬성은 다수의 코어에서 각 코어에 쓰레드를 생성하여 실행시키는 것입니다.

자바 쓰레드 상태 (Thread State)

자바 멀티 쓰레드 프로그래밍을 하면 동기화/비동기화 뿐만 아니라 쓰레드 상태를 직접 제어할 경우도 생깁니다.
쓰레드 제어하기 전에 쓰레드의 상태로 알아야 하는데 getState() 메소드를 통해 알 수 있습니다.

 

 

• 객체 생성 (NEW) : start() 메소드가 호출되지 않은 상태로 스레드 객체를 생성.

• 실행 대기 (RUNNABLE) : 실행을 대기하는 상태, 언제든 실행 상태로 갈 수 있음.

• 일시 정지 (WAITING) : 다른 스레드가 통지할 때까지 기다리는 상태

• 일시 정지 (TIMED_WAITING) : 주어진 시간동안 기다리는 상태

• 일시 정지 (BLOCKED) : 동기화로 인해 사용하고자 하는 객체의 락이 풀릴 때까지 기다리는 상태

• Deprecated 된 메소드는 제외하였습니다.

• 참고(https://widevery.tistory.com/28)

 

실습 코드

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<10000000;i++){
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        for(int i=0;i<10000000;i++){
        }
    }
}

실습으로 돌려본 쓰레드 코드입니다. run 메소드에서는 실행하다가 중간에 slepp함수로 인해 TIMED_WAITING 상태로 만든 후 다시 실행하는 코드입니다.

public class StateTrackThread extends Thread{

    Thread thread;

    public StateTrackThread(Thread thread) {
        this.thread = thread;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("My 쓰레드 상태 : "+thread.getState());

            if(thread.getState()  == Thread.State.NEW){
                thread.start();
            }

            if(thread.getState() == State.TERMINATED){
                break;
            }

            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

쓰레드 상태를 추적하는 것은 동시에 실행되는 환경에서 추적해야 하기 때문에 새로운 쓰레드 하나를 생성해야 합니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StateTrackThread thread = new StateTrackThread(new MyThread());

        if(thread.getState() == Thread.State.NEW){
            System.out.println("StateTrack 쓰레드 상태 : "+thread.getState());
            thread.start();
        }

        try {
            thread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("StateTrack 쓰레드 상태 : "+thread.getState());
    }
}

쓰레드 우선순위

멀티 쓰레드 프로그래밍에서 순위를 정하는 것을 스레드 스케줄링이라고 합니다. 스레드 스케줄링 방법에는 우선순위(Priority) 스케줄링과 라운드 로빈(Round-Robin) 이 있습니다.

• 우선순위 스케줄링 : 쓰레드의 우선순위가 높은 순으로 실행 상태를 더 많이 차지하는 스케줄링 방식입니다. 개발자가 setPriority() 메소드를 사용하여 우선순위를 설정할 수 있습니다.

• 라운드 로빈 : Time Slice를 정해서 그 시간만큼만 쓰레드가 실행되도록 하고 이후에는 다른 쓰레드가 실행되는 스케줄링 방식입니다. JVM에 의해 결정되기 때문에 개발자가 임의로 수정 불가능 합니다.

우선순위 스케줄링 실습 코드

쓰레드 우선순위는 1부터 10까지 존재하며 1이 가장 낮은 쓰레드(MIN_PRIORITY), 10이 가장 높은 쓰레드(MAX_PRIORITY) 입니다.

public class MyThread extends Thread{

    int num;

    public MyThread(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.num+" thread  start");

        for(int i=0;i<10000;i++){
            for(int j=0;j<10000;j++){
                for(int k=0;k<10000;k++){

                }
            }
        }
        System.out.println(this.num+" thread  end");
    }
}

Thread를 다음과 같이 작성하였습니다. 반복문을 주어서 쓰레드의 실행 시간을 지연시켜 우선순위로 인해 스케줄링 결과를 알 수 있습니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        for(int i=1;i<=5;i++){
            MyThread thread = new MyThread(i);
            if(i == 5){
                thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            }else{
                thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
            }
            thread.start();
        }
    }
}

5번 쓰레드의 우선순위를 MAX_PRIORITY를 두고 나머지 쓰레드의 우선순위는 MIN_PRIORITY로 설정합니다. 가장 우선순위가 높은 쓰레드가 실행 상태를 더 많이 가져 제일 먼저 종료되는 것을 확인할 수 있습니다.

• 참조(https://coding-factory.tistory.com/569)

Main 쓰레드

모든 자바 응용 프로그램은 Main 쓰레드가 main() 메소드를 실행하면서 시작합니다. 메인 쓰레드에서 여러 개의 쓰레드를 생성하여 멀티 쓰레드 프로그래밍 방식으로 실행하여 병렬로 코드를 실행할 수 있습니다. 만약, 싱글 스레드라면 메인 쓰레드가 종료되면 프로세스도 종료되지만, 멀티 쓰레드는 메인 쓰레드가 종료되더라도 나머지 쓰레드가 종료되지 않으면 프로세스는 종료되지 않습니다.