자바의 동기화 메커니즘 이해하기: synchronized와 Lock

자바의 동기화 메커니즘 소개

멀티 스레드 프로그래밍에서 가장 중요한 문제 중 하나는 여러 스레드가 동시에 같은 자원에 접근할 때 발생하는 데이터의 일관성 문제입니다. 자바는 이러한 문제를 해결하기 위해 동기화(Synchronization) 메커니즘을 제공합니다. 왜냐하면 동기화를 통해 여러 스레드가 공유 자원에 안전하게 접근할 수 있도록 제어하기 때문입니다.

자바에서는 주로 synchronized 키워드와 Lock 인터페이스를 사용하여 동기화를 구현합니다. 이 글에서는 이 두 가지 동기화 메커니즘의 사용법과 차이점을 알아보겠습니다. 왜냐하면 올바른 동기화 메커니즘의 선택이 프로그램의 성능과 안정성에 큰 영향을 미치기 때문입니다.

synchronized 키워드는 메소드나 특정 코드 블록에 적용할 수 있으며, 해당 부분의 코드가 한 번에 하나의 스레드에 의해서만 실행될 수 있도록 합니다. 반면, Lock 인터페이스는 좀 더 세밀한 동기화 제어를 가능하게 합니다.

이 글에서는 synchronized 키워드와 Lock 인터페이스의 사용법을 소개하고, 각각의 장단점을 비교하여 어떤 상황에서 어떤 동기화 메커니즘을 사용하는 것이 적합한지 알아보겠습니다.

synchronized 키워드 사용하기

synchronized 키워드는 메소드 전체 또는 특정 코드 블록에 적용할 수 있습니다. 메소드에 synchronized를 사용하면 해당 메소드는 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있습니다. 왜냐하면 synchronized 키워드가 붙은 메소드나 블록은 임계 영역(Critical Section)으로 지정되어, 동시에 여러 스레드의 접근이 제한되기 때문입니다.

다음은 synchronized 메소드를 사용하는 예제입니다.

    public synchronized void add(int value) {
        this.count += value;
    }

위 예제에서 add 메소드는 synchronized 키워드로 동기화되어 있으므로, 한 번에 하나의 스레드만 이 메소드를 실행할 수 있습니다. 이는 공유 자원인 count 변수에 대한 동시 접근을 방지합니다.

synchronized 블록을 사용하면 특정 객체에 대한 동기화를 수행할 수 있습니다. 이는 메소드 전체를 동기화하는 것보다 더 세밀한 제어가 가능합니다.

    public void add(int value) {
        synchronized(this) {
            this.count += value;
        }
    }

위 예제에서는 this 객체에 대해 동기화 블록을 사용하여 count 변수의 값을 변경합니다. 이 방법은 필요한 부분에만 동기화를 적용할 수 있어 성능상의 이점을 가질 수 있습니다.

Lock 인터페이스 사용하기

Lock 인터페이스는 java.util.concurrent.locks 패키지에 포함되어 있으며, synchronized 키워드보다 더 세밀한 동기화 제어를 가능하게 합니다. Lock 인터페이스를 사용하면 명시적으로 잠금을 획득하고 해제할 수 있으며, 시도-잠금(try-lock), 타임아웃을 이용한 잠금 등 다양한 방법으로 동기화를 제어할 수 있습니다.

다음은 Lock 인터페이스를 사용하는 예제입니다.

    private final Lock lock = new ReentrantLock();

    public void add(int value) {
        lock.lock();
        try {
            this.count += value;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

위 예제에서는 ReentrantLock의 인스턴스를 사용하여 add 메소드를 동기화합니다. lock() 메소드로 잠금을 획득하고, finally 블록에서 unlock() 메소드로 잠금을 해제합니다. 이 방법은 synchronized 키워드보다 더 유연한 동기화 제어가 가능합니다.

Lock 인터페이스는 tryLock() 메소드를 제공하여 잠금을 시도할 수 있습니다. 이 메소드는 잠금을 획득할 수 있으면 true를, 그렇지 않으면 false를 반환합니다. 이를 통해 잠금 획득에 실패했을 때 대기하지 않고 다른 작업을 수행할 수 있습니다.

결론

자바에서 제공하는 동기화 메커니즘인 synchronized 키워드와 Lock 인터페이스에 대해 알아보았습니다. synchronized 키워드는 간단한 동기화에 적합하며, Lock 인터페이스는 보다 세밀한 동기화 제어가 필요할 때 사용됩니다.

올바른 동기화 메커니즘의 선택은 프로그램의 성능과 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 개발자는 각 상황에 맞는 동기화 방법을 선택하여 사용해야 합니다. 이 글이 자바의 동기화 메커니즘을 이해하고 적절히 적용하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.