8. 병행성

8. 병행성

1)병행처리 유틸리티

- java.util.concurrent 패키지에 있는 java.util.concurrent.atomic과 java.util.concurrent.locks에 따라 구성된다.

- Thread Pool, 병행컬렉션, atomic 변수, 카운팅, 세마포어가 있다.

- Thread Pool : 어플리케이션에서 필요한 스레드를 먼저 생성하여 Pool에 둔다.

- 스레드 생성시 오버헤드를 경감, 스레드 관리성 향상, Executor 프레임워크가 스레드플기능을 제공한다. 

2)병행 컬랙션

- 스레드로 부터 안전하고 잘 조정된 데이터 구조를 활용하여 동시 프로그래밍을 쉽게 할 수 있다.

3)java.util.concurrent 패키지

- 세마포어 : 수신호

- 유한의 리소스에 대한 병렬적 접근하는 프로세스와 스레드 간의 동기와 끼어들기 제어

- 바이너리 세마포어와 카운팅 세마포어가 있다. 

- 제공되는 병행 컬렉션 : BlockingDeque, BlockingQueue, ConcurrentMap, ConcurrentNavigableMap, TransferQueue

4)CopyOnWriteArrayList, CyclicBarrier 클래스

- CopyOnWriteArraylist : 스레드에 안전하게 설계. 내용을 복사해서 전달한다. 

- CyclicBarrier : 큰 작업을 작은작업으로 분리(개별 구현) . 작업의 실행을 완료한 뒤에 흐름을 진행하도록 동기화

  다른 스레드가 도착하면 배리어를 삭제하고 스레드를 재개한다.

  처리속도가 드른 복수의 스레드가 프로그램의 실행에 있어 특정 시점까지 계산한 데이터를 교환하는데 유용함.

5)java.util.concurrent.atomic 패키지

6)아토믹 변수

- 여러 처리가 나눠지지 않고 한번에 이루어 져야 한다는 것.

- 예를 들면 읽어드린 스테이트의 값을 변경해서 저장후 반환하는 Read-modify-write 처리는 다음과 같이 구성된다.

- 아토믹 처리 : 스테이트 읽기, 값의 변경, 스테이트를 저장 후 반환

- 아토믹처리로 다루어지는 일련의 처리는 - 완전히 종료하고 있다. or 미실시 상태여야 한다.

- 병렬처리 유틸리티에서, 스레드 세이프 스테이트를 선언하기 위한 클래스

- 주요 클래스 : AtomicBoolean, AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference등 등

- ConcurrentHashMap : Lock Striping이라고 불리는 방식을 채용하고 있다. HashMap을 thread-safe하게 만듦

  엄밀성 요건이 약화되어 있어 size메소드와 isEmpty 메소드의 반환값이 정확하지 않다.

  약간 정합성으로 인해, 병행접근에 따른 요소변경을 허용한다. 아토믹조작을 서포트 한다.

- ConcurrentLinkedDeque,  등

7)java.util.concurrent.locks 패키지

8)Executor 프레임 워크

- 태스크 실행 시 라이프사이클 관리

- 스레드 풀 구현

- 태스크의 지연개시와 주기적 실행(스케줄링)

- 인터페이스 : ExecutorSerive, ScheduledExecutorService

- 메소드 : void execute(Runnable command)

- ExecutorService 인터페이스는 Executor의 종료에 관한 기능을 제공한다.

  boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit), boolean isShutdown(), boolean isTerminated(), void shutdown()

  List<Runnable> shutdownNow()

9)Runnable 태스크와 Callable 태스크

- Runnable 태스크는 반환값을 전달하는 것이 되지 않지만, Callable 태스크는 가능하다.

- Runnable 태스크는 예외를 던지는 것이 되지 않지만, Callable 태스크는 가능하다.

10)Fork/Join 프레임 워크

- 멀티코어 CPU를 효율적으로 이용하는 것이 최대의 목적이다

- Work-stealing 알고리즘을 채용하고 있다.

- 큰 태스크를 작은 태스트로 나눠 나눈 태스크를 복수의 스레드에서 동시처리, 퍼포먼스 상승

- java.util.concurrent.ForkJoinPool 클래스에서 제공된다.

- ForkJoinPool, ForkJoinTask

- ForkJoinPool 이 제공하는 메소드 : execute, invoke, submit

- ForkJoinTaks<V> 의 서브클래스 : RecursiveTask, RecursiveAction 

11)Stream의 병렬처리

- 스트림의 처리는 순차처리나 병렬처리 어느쪽이든 가능하다.

- java.util.Collection 인터페이스의 stream 메소드를 사용할 것인가, parallelStream메소드를 사용하느냐에 따라 결정되지만

 스트림 처리도중에 실행모드를 변경하는 것도 가능하다. 

- 순차처리 -> 병렬처리 변경시 parallel 메소드를, 병렬처리 -> 순차처리 변경시 sequential 메소드 사용

- 요소수나 처리내용에 따라 달라지지만 병렬처리가 꼭 뛰어나지는 않다.

- findAny() : 스트림에서 순서에 상관없이 일치하는 값 하나를 반환

12)쓰레드 클래스의 문제점

- 스레드 수의 상한을 설정하는 것이 되지않아, 메모리 관리에 실패해, 정지하는 경우

- 스레드의 생성에 따른 오버헤드와 리소스를 무의미하게 소비.

13)Future<V> 인터페이스

- 비동기로 태스크를 실행했을 때 필요로 하는 여러가지 기능을 정의 하고있다.

- 태스크 취소시행, 태스크 완료 판정