자바에서 스레드를 조작하는 방법

스레드의 생명 주기

NEW

스레드 객체가 새로 생성된 상태

Thread thread = new Thread(() -> {...});

RUNNABLE

스레드가 실행 가능하도록 준비가 완료된 상태로, JVM 이 해당 상태에 있는 스레드를 OS 스케줄링 대상으로 요청한다.

Thread thread = new Thread(() -> {...});
thread.start();

BLOCKED

synchronized를 통해 모니터락 획득을 대기할 때 BLOCKED 상태에서 대기한다

WAITING

스레드가 특별한 연산하는 행위 없이 무작정 기다리는 상태로, 다른 스레드에 의해 깨어나길 기다린다.

Object.wait();
Thread.join();
LockSupport.park();

Thread thread = new Thread(() -> {...});
thread.start();
thread.join();  // <- 이 때 WAITING 상태로 변경

TIME_WAITING

특정 시간동안 기다리고 있는 상태로, 시간이 지나거나 다른 스레드에 의해 깨어나면 현재 상태에서 벗어난다.

Object.wait(ms);
Thread.join(ms);
Thread.sleep(ms);

Thread thread = new Thread(() -> {Thread.sleep(1000)});
thread.start();

TERMINATED

스레드가 실행해야 할 연산이 모두 완료 되었거나 예외가 발생하여 실행이 종료된 상태로, 종료되면 스레드를 다시 살릴 수 없다.

버전 별 자바에서 스레드를 조작하는 방법

자바의 버전이 증가하면서 어떤 고수준의 스레드 관련 API 를 제공하고, 어떻게 발전 해왔는지 살펴본다.

├─ Java 5 이전: Thread, Runnable
├─ Java 5: Callable, Future, Executor, ExecutorService, Executors
├─ Java 7: Fork/Join, RecursiveTask
├─ Java 8: CompletableFuture
├─ Java 9: Flow
└─ Java 21: Virtual Thread

Java 5 이전, Thread 와 Runnable

자바 최초의 멀티 스레드 모델로 등장하여, 스레드를 직접 생성 및 제어하며 다른 스레드를 조작할 수 있게 되었다.

이로 인해 스레드가 작업 중 블락 상태로 대기하고 있는 경우, 다른 스레드를 통해 다른 작업을 수행할 수 있게 되었지만 작업의 반환 값과 예외 처리가 없는 치명적인 단점이 존재했다.

Java 5, Future 와 Callable 그리고 ExeuctorService 스레드 풀

스레드를 생성하고 종료하는 데 있어 자원을 낭비하던 단점을 보완하여, 스레드 풀을 활용하여 스레드를 재사용하였다.

그와 동시에, Callable 의 등장으로 인해 스레드의 작업 결과를 반환할 수 있게 되었으며 비동기 특성 상 언제 끝나는지 알 수 없는 시점에서 결과를 제어 하기 위해 Future 인터페이스를 통해 대기 후 값을 반환 받을 수 있도록 제공하였다.

또한 Executors 팩터리 클래스를 통해 여러 스레드 풀을 제공하여 사용자 환경에 맞는 스레드 풀을 선택하여 사용할 수 있도록 제공했다.

하지만, Exeuctors 는 사용자 편의상 제공하는 클래스이기 때문에 운영 환경에서는 무한히 스레드 풀이 증가하며 메모리 사용량 증가를 주의해야한다.

Java 7, 새로운 스레드 풀을 디자인하다.

공용 큐를 사용하는 스레드 풀이 서로 작업을 할당 받기 위해 대기가 발생 하여 스레드가 일을 하지 않는 상황이 있다.

이런 상황에서 더 성능적 최적화를 위해 ForkJoinPool 방식이 등장 하였고, 각 작업 스레드 마다 고유의 큐를 보유하며 만약 작업 스레드가 대기 상태로 전환 되는 경우 쉬지 않고 다른 스레드의 작업을 가져와 남은 작업들을 마무리 하는데 돕는 알고리즘을 활용하였다.