[ Java 프로그래밍 ] 공부 정리 - 12강. 자바 스레드

* 공부 정리일자 (2022년 8~12월) 
- 책 : 명품 자바 에센셜 
- 개인적으로 공부 및 복습하면서 정리한 내용입니다. (사진 제외) 

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* 목차
12장. 자바 스레드 기초
12.1 멀티태스킹
12.2 자바 스레드 만들기
12.3 스레드 종료
12.4 스레드 동기화

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1. 복습 (중요 키워드 위주)
12) 12강. 자바 스레드 기초  (책 468p)
12.1) 멀티태스킹 (책 468p)

(1) 멀티태스킹(multi-tasking) 개념
- 여러 개의 작업(태스크)이 동시에 처리되는 것

(2) 멀티태스킹 프로그램 사례

(3) 스레드와 운영체제
* 스레드 (thread)
- 운영체제에 의해 관리되는 하나의 작업 혹은 태스크
- 스레드와 태스크(혹은 작업)은 바꾸어 사용해도 무관

* 멀티스레딩(multi-threading)
- 여러 스레드를 동시에 실행시키는 응용프로그램을 작성하는 기법

* 스레드 구성
- 스레드 코드
-- 작업을 실행하기 위해 작성한 프로그램 코드
-- 개발자가 작성

- 스레드 정보
-- 스레드 명, 스레드 ID, 스레드의 실행 소요 시간, 스레드의 우선 순위 등 
-- 운영체제가 스레드에 대해 관리하는 정보

(4) 멀티태스킹과 멀티스레딩
* 멀티태스킹 구현 기술
- 멀티프로세싱(multi-processing)
- 하나의 응용프로그램이 여러 개의 프로세스를 생성하고, 각 프로세스가 하나의 작업을 처리하는 기법
- 각 프로세스 독립된 메모리 영역을 보유하고 실행
- 프로세스 사이의 문맥 교환에 따른 과도한 오버헤드와 시간 소모의 문제점

* 멀티스레딩(multi-threading)
- 하나의 응용프로그램이 여러 개의 스레드를 생성하고, 각 스레드가 하나의 작업을 처리하는 기법
- 하나의 응용프로그램에 속한 스레드는    변수 메모리, 파일 오픈 테이블 등 자원으로 공유하므로, 문맥 교환에 따른 오버헤드가 매주 작음
- 현재 대부분의 운영체제가 멀티스레딩을 기본으로 하고 있음

* 웹 서버의 멀티스레딩 사례

(5) 자바 스레드(Thread)와 JVM
* 자바 스레드
- 자바 가상 기계(JVM)에 의해 스케쥴되는 실행 단위의 코드 블럭
- 스레드의 생명 주기는 JVM에 의해 관리됨 : JVM은 스레드 단위로 스케쥴링

* JVM과 자바의 멀티스레딩
- 하나의 JVM은 하나의 자바 응용프로그램만 실행
-- 자바 응용프로그램이 시작될 때 JVM이 함께 실행됨
-- 자바 응용프로그램이 종료하면 JVM도 함께 종료함
- 응용프로그램은 하나 이상의 스레드로 구성 가능

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12.2) 자바 스레드 만들기 (책 473p) 
* 스레드 만드는 2 가지 방법
- java.lang.Thread 클래스를 상속받아 스레드 작성
- java.lang.Runnable 인터페이스를 구현하여 스레드 작성

(1.1) Thread 클래스를 상속받아 스레드 만들기 (1)
- Thread 클래스의 주요 메소드

(1.2) Thread 클래스를 상속받아 스레드 만들기 (2)
* Thread를 상속받아 run() 오버라이딩
- Thread 클래스 상속. 새 클래스 작성
- run() 메소드 작성
-- run() 메소드를 스레드 코드라고 부름
-- run() 메소드에서 스레드 실행 시작

* 스레드 객체 생성
- 생성된 객체는 필드와 메소드를 가진 객체일 뿐 스레드로 작동하지 않음

* 스레드 시작
- start() 메소드 호출
-- 스레드로 작동 시작
-- 스레드 객체의 run()이 비로소 실행
-- JVM에 의해 스케쥴되기 시작함

* Thread를 상속받아 1초 단위로 초 시간을 출력하는 TimerThread 스레드 작성 사례

* 예제 12-1 : Thread를 상속받아 1초 단위 타이머 스레드 만들기

(2) Runnable 인터페이스로 스레드 만들기
* Runnable 인터페이스 구현하는 새 클래스 작성 
- run() 메소드 구현
-- run() 메소드를 스레드 코드라고 부름
-- run() 메소드에서 스레드 실행 시작

* 스레드 객체 생성

* 스레드 시작
- start() 메소드 호출
-- 스레드로 작동 시작
-- 스레드 객체의 run()이 비로소 실행
-- JVM에 의해 스케쥴되기 시작함

* 예제 12-2 : Runnable 인터페이스를 이용하여 1초 단위로 출력하는 타이머 스레드 만들기

(3) main 쓰레드 
* JVM이 응용프로그램을 실행할 때 디폴트로 생성되는 스레드
- main() 메소드 실행 시작
- main() 메소드가 종료하면 main 스레드 종료

* 예제 12-3 : main 스레드 확인과 스레드 정보를 알아내는 코드
- main() 메소드 내에서 
   현재 스레드 정보를 가진 Thread 객체를 알아내어 현재 실행중인 스레드에 관한 다양한 정보를 출력한다.

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12.3) 스레드 종료 (책 481p) 

(1) 스레드 종료와 타 스레드 강제 종료
* 스스로 종료
- run() 메소드 리턴

* 타 스레드에서 강제 종료
- interrupt() 메소드 사용

* 예제 12-4 : 진동하는 스레드와 스레드의 강제 종료
- Runnable을 받은 스레드를 작성하여 프레임이 심하게 진동하도록 프로그램을 작성하라. 
- 그리고 컨텐트팬에 마우스를 클릭하면 진동 스레드를 종료시켜 진동이 멈추도록 하라

* 예제 12-4 정답

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12.4) 스레드 동기화 (책 484p)
(1) 스레드 동기화 (Thread Synchronization)
* 멀티스레드 프로그램 작성시 주의점
- 다수의 스레드가 공유 데이터에 동시에 접근하는 경우
-- 공유 데이터의 값에 예상치 못한 결과 발생 가능

* 스레드 동기화
- 동기화란?
-- 스레드 사이의 실행순서 제어, 공유데이터에 대한 접근을 원활하게 하는 기법

- 멀티스레드의 공유 데이터의 동시 접근 문제 해결
방법1) 공유 데이터를 접근하는 모든 스레드의 한 줄 세우기
방법2) 한 스레드가 공유 데이터에 대한 작업을 끝낼 때까지 다른 스레드가 대기 하도록 함

* 자바의 스레드 동기화 방법 - 2가지
- synchronized 키워드로 동기화 블록 지정
- wait()-notify() 메소드로 스레드의 실행 순서 제어

* 동기화의 필요성 - 두 스레드가 프린터에 동시 쓰기로 충돌하는 경우 

(2) 자바 스레드 동기화를 위한 synchronized 블록 지정
* synchronized 키워드
- 스레드가 독점적으로 실행해야 하는 부분(동기화 코드)을 표시하는 키워드
-- 임계 영역(criitical section) 표기 키워드

- synchronized 블록 지정 방법
-- 메소드 전체 혹은 코드 블록 

* synchronized 블록이 실행될 때,
- 먼저 실행한 스레드가 모니터 소유
-- 모니터란 해당 객체를 독점적으로 사용할 수 있는 권한
- 모니터를 소유한 스레드가 모니터를 내놓을 때까지 다른 스레드 대기

* 예제 12-5 : 두 스레드가 공유 프린터 객체를 통해 동시에 출력하는 경우 동기화 - synchronized 블록 지정

* 예제 12-5 실행 결과

(3) wait()-notify()를 이용한 스레드 동기화
* wait()-notify()가 필요한 경우
- 공유 데이터로 두 개 이상의 스레드가 데이터를 주고 받을 때
-- producer-consumer문제

* 동기화 메소드
- wait() : 다른 스레드가 notify()를 불러줄 때까지 기다린다.
- notify() : wait()를 호출하여 대기중인 스레드를 깨운다.
-- wait(), notify()는 Object의 메소드

* 예제 12-6 : wait(), notify()를 이용한 바 채우기
- 다음 설명과 같이 작동하는 스윙 프로그램을 작성하라.

 아래 그림에는 스레드를 가진 bar가 있다. 
  아무 키나 누르면 bar에 마젠타색이 오른쪽으로 1/100씩 채워진다. 
  가만히 있으면 
  스레드에 의해 0.1초 간격으로 bar의 마젠타색을 1/100씩 감소시킨다. 
  키를 빨리 누르지 않으면 스레드의 감소 속도를 이기지 못한다. 
 
  bar는 JLabel을 상속받은 MyLabel로 작성하고 
  MyLabel의 paintComponent() 메소드가
  bar를 마젠타색으로 채우도록 하라.


* 예제 12-6 정답