[Java] Thread synchronized, Lock 개념 정리하기

Java Thread Lock 개념 정리

Java에서 synchronized 키워드를 사용하는 방법은 크게 3가지로 나눌 수 있습니다. 어쩌면 단순한 내용이지만 하나씩 Lock의 개념을 이해하면서 정리해보겠습니다.

synchronized 메소드

public class MusicExam {
    public static void main(String[] args) {
        MusicBox box = new MusicBox();

        MusicPlayer musicPlayer1 = new MusicPlayer(1, box);
        MusicPlayer musicPlayer2 = new MusicPlayer(2, box);

        musicPlayer1.start();
        musicPlayer2.start();
    }
}

public class MusicBox {
    public synchronized void playMusicA( ) {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            System.out.println("MusicA !!");

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

    public synchronized void playMusicB() {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            System.out.println("MusicB !!");

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

public class MusicPlayer extends Thread {
    int type;
    MusicBox musicBox;

    public MusicPlayer(int type, MusicBox musicBox) {
        this.type = type;
        this.musicBox = musicBox;
    }

    @Override
    public void run() {
        switch (type) {
            case 1:
                musicBox.playMusicA();
                break;
            case 2:
                musicBox.playMusicB();
                break;
        }
    }
}

MusicA !!
MusicA !!
MusicA !!
MusicA !!
MusicA !!
MusicB !!
MusicB !!
MusicB !!
MusicB !!
MusicB !!

위의 코드를 간단히 먼저 이해를 하고 계속 글을 따라오시면 됩니다. (간단하게 말하자면.. MusicBox를 공유하고 있습니다.) 지금 MusicBox 클래스에 playMusicA, playMusicB에 synchronized 키워드가 메소드 레벨에서 붙어있는 것을 볼 수 있습니다. 그러면 위의 코드 결과는 어떻게 될까요? playMusicA 찍히고 MusicB가 찍히는 것을 알 수 있습니다.

 

왜 그럴까요? 바로 객체 단위로 Lock을 가지고 있기 때문입니다. 즉, 객체당 하나의 Lock만 가질 수 있기 때문에 playMusicA가 먼저 Lock을 가지고 메소드를 실행하고 있기 때문에 playMusicB는 기다리게 되는 것입니다. 위의 개념이 이번 글의 핵심입니다. 그러면 이번에는 synchronized 블럭에 대해서 알아보겠습니다.

synchronized 블럭

public class MusicBox {
    public void playMusicA() {
        synchronized(this) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicA !!");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void playMusicB() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicB !!");

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

이번에는 synchronized 블럭을 사용했습니다. 현재 코드로만 보면 메소드 레벨에서 쓰나 블럭으로 쓰나 차이가 없습니다. 하지만 synchronized 블럭을 쓰면 메소드 전체에 Lock을 거는 것이 아니라 본인이 필요한 부분에만 Lock을 걸 수 있다는 유연함?을 가질 수 있습니다. 이정도의 개념까지는 괜찮았는데, this가 정확히 의미하는게 어떤 것일까? 라는 생각을 했습니다. this.name = name 또는 this.method()와 같이 쓰는 것을 보았을 것입니다. 이 때 this의 의미는 클래스 내부 필드, 메소드를 의미합니다.

 

그러면 synchronized 블럭에서 this는 어떤 것을 의미할까요?

 

제가 생각한 결론은 this라고 해도 그냥 객체 단위의 Lock을 거는 것이라고 생각했습니다. 즉, MusicBox 객체의 단위의 Lock을 거는 것입니다. 그래서 위의 코드를 실행해보면 역시나 playMusicA, playMusicB가 차례대로 출력이 되는 것을 볼 수 있습니다. (이유는 위의 synchronized 메소드와 같습니다.)

특정 객체로 Lock 걸기

public class MusicBox {
    private final Object object = new Object();

    public void playMusicA() {
        synchronized(object) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicA !!");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void playMusicB() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicB !!");

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

위와 같이 코드를 바꾼다면 결과는 어떻게 출력될까요? 이번에는 Object 객체를 만들어서 synchronized 블럭 괄호안에 넣었습니다. 결과는 playMusicA, playMusicB가 번갈아가면서 출력이 됩니다. 왜 그럴까요? 위에서 Lock의 개념을 이해했다면 충분히 결과를 예측할 수 있습니다.

 

Object 객체도 Lock을 1개 가지고, MusicBox 객체도 Lock을 1개 가지기 때문에 각자 Lock을 사용하면서 메소드에 접근할 수 있는 것입니다.

public class MusicBox {
    private final Object object = new Object();
    public void playMusicA() {
        synchronized(object) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicA !!");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void playMusicB() {
        synchronized (object) {
            for (int i = 0; i < 10; ++i) {
                System.out.println("MusicB !!");

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

그래서 당연히 위와 같이 Object 객체 하나로만 잠금을 설정했다면 당연히 결과는 MusicA, MusicB 차례대로 출력이 됩니다.