[Java] 레이스 컨디션 (Race Condition), 스레드 동기화 (synchronized)

레이스 컨디션 (Race Condition)

레이스 컨디션은 두 개 이상의 스레드가 동시에 공유자원에 접근하여 실행 순서에 따라 예상치 않은 결과를 발생함을 의미한다.

 

class Callme {
    void call(String msg) {
    System.out.print("[" + msg);
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch(InterruptedException e) {
        System.out.println("Interrupted");
    }
    System.out.println("]");
    }
}

class Caller implements Runnable {
    String msg;
    Callme target;
    Thread t;
    public Caller(Callme targ, String s) {
        target = targ;
        msg = s;
        t = new Thread(this);
    }
    public void run() {
        target.call(msg);
    }
}

class Example {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Callme target = new Callme();
        Caller ob1 = new Caller(target, "Hello");
        Caller ob2 = new Caller(target, "World");
        ob1.t.start();
        ob2.t.start();
        try {
            ob1.t.join();
            ob2.t.join();
        } catch(InterruptedException e) {
            System.out.println("Interrupted");
        }
    }
}

 

 

위 코드처럼 작성한다면 ob2의 t가 실행되는 와중에 ob1의 t가 실행되어 다음과 같은 결과가 발생할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

스레드 동기화 (synchronized)

 

따라서 두 개 이상의 스레드가 공유 자원을 접근 시 하나의 스레드만 자원을 사용하도록 보장할 필요가 있다.

 

이때 스레드 동기화를 통해 monitor를 자동으로 관리하여 스레드 간 상호 배제를 구현할 수 있게 된다.

 

Java는 언어 레벨에서 synchronized 키워드를 사용하여 동기화를 지원한다.

 

synchronized 키워드를 사용하면 코드에 임계영역(Critical Section)을 설정하여 스레드가 임계영역에 진입하면 락을 설정한다. 다른 스레드는 락이 풀릴 때까지 해당 영역에 접근할 수 없고 대기해야 한다.

 

class Callme {
    synchronized void call(String msg) {
    System.out.print("[" + msg);
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch(InterruptedException e) {
        System.out.println("Interrupted");
    }
    System.out.println("]");
    }
}

class Caller implements Runnable {
    String msg;
    Callme target;
    Thread t;
    public Caller(Callme targ, String s) {
        target = targ;
        msg = s;
        t = new Thread(this);
    }
    public void run() {
        target.call(msg);
    }
}

class Example {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Callme target = new Callme();
        Caller ob1 = new Caller(target, "Hello");
        Caller ob2 = new Caller(target, "World");
        ob1.t.start();
        ob2.t.start();
        try {
            ob1.t.join();
            ob2.t.join();
        } catch(InterruptedException e) {
            System.out.println("Interrupted");
        }
    }
}

 

 

위 코드를 통해 두 스레드가 자원을 동시에 사용하지 않고 의도한 대로 실행되는 것을 확인할 수 있다.

 

 

 

 

 

class Counter {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
    public int GetCount() {
        return count;
    }
}


class Example {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter cnt = new Counter();

        Runnable myrun1 = new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    cnt.increment();
                    System.out.println("Thread 1 : " + cnt.GetCount());
                }
            }
        };

        Runnable myrun2 = new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    cnt.increment();
                    System.out.println("Thread 2 : " + cnt.GetCount());
                }
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(myrun1);
        Thread t2 = new Thread(myrun2);

        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Final count : " + cnt.GetCount());

    }
}