java.util.concurrent.CountDownLatch 클래스, java.util.concurrent.CyclicBarrier 클래스는 여러개의 쓰레드를 동기시킬 때 사용하면 편리하다.
java.util.concurrent.CountDownLatch 클래스
어떤 쓰레드가 지정한 쓰레드가 종료되기를 기다릴 때에는 java.lang.Thread 클래스의 join 메소드를 이용한다. 하지만 join 메소드로 기다리는 것이 가능한 것은 '쓰레드의 종료'라고 하는 단 한 번의 액션뿐이다. 따라서 '지정한 횟수만큼 어떠한 액션이 일어나는 것을 기다린다'라는 것은 불가능하다.
java.util.concurrent.CountDownLatch 클래스를 사용하면 '지정한 횟수만큼 countdown 메소드가 호출되기를 기다린다'는 기능을 구현할 수 있다.
아래의 예제는 쓰레드에 MyTask라는 일을 10개 처리하도록 하고, 10개의 일이 전부 끝나기를 기다리는 프로그램이다.
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Main {
private static final int TASKS = 10; // 일의 갯수
public static void main(String[] args) {
System.out.println("BEGIN");
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
CountDownLatch doneLatch = new CountDownLatch(TASKS);
try {
// 일을 시작한다
for (int t = 0; t < TASKS; t++) {
service.execute(new MyTask(doneLatch, t));
}
System.out.println("AWAIT");
// 일이 종료되기를 기다린다
doneLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
service.shutdown();
System.out.println("END");
}
}
}
1. 일을 실행하기 위한 ExecutorService 객체를 생성한다. (쓰레드 5개를 가진 쓰레드풀)
2. CountDownLatch 클래스의 인스턴스를 생성한다. 이 때 생성자의 인자로 일의 갯수를 전달한다.
3. execute 메소드를 10번 호출하여, 10개의 일을 시작하도록 한다. 내부에서 10개의 MyTask 쓰레드가 기동되어 일을 처리한다.
4. CountDownLatch 클래스의 await 메소드를 호출하여, 카운트 값이 0이 될 때까지 기다린다.
5. 카운트 값이 0이 되었다면 shutdown 메소드를 호출하여 service를 종료한다.
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class MyTask implements Runnable {
private final CountDownLatch doneLatch;
private final int context;
private static final Random random = new Random(314159);
public MyTask(CountDownLatch doneLatch, int context) {
this.doneLatch = doneLatch;
this.context = context;
}
public void run() {
doTask();
doneLatch.countDown();
}
protected void doTask() {
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + ":MyTask:BEGIN:context = " + context);
try {
Thread.sleep(random.nextInt(3000));
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
System.out.println(name + ":MyTask:END:context = " + context);
}
}
}
MyTask 클래스는 일의 내용을 나타내는 클래스이며 Runnable 인터페이스를 implements 한다.
run 메소드에서는 다음 처리를 실행한다.
1. doTask 메소드를 호출하여 '실제 처리'를 실행한다.
2. CountDownLatch 클래스의 countDown 메소드를 호출하여 카운트 값을 1 감소시킨다.
지정된 갯수만큼의 모든 MyTask가 처리 완료되면 카운트 값이 0이 되고, 메인쓰레드는 await 메소드로부터 돌아오게 된다. 이로써 MyTask를 실행하던 쓰레드가 메인쓰레드에게 일 처리가 종료되었음을 알리는 것이다.
java.util.concurrent.CyclicBarrier 클래스
앞에서 살펴본 CountDownLatch 클래스의 인스턴스는 카운트다운밖에 할 수 없다. 즉 한 번 카운트가 0에 도달하면 await 메소드를 호출해도 바로 돌아와버린다. 쓰레드의 동기를 몇 번이고 반복하고 싶을 때에는 java.util.concurrent.CyclicBarrier 클래스를 사용한다.
CyclicBarrier는 주기적으로 (cyclic 하게) 장벽(barrier)을 만든다. 장벽에 부딪힌 쓰레드는 장벽이 사라질 떄까지 다음 단게로 나아갈 수 없다. 장벽이 사라지는 조건은 생성자에서 지정한 개수의 쓰레드가 그 장벽에 도착하는 것이다. 즉, 지정한 개수의 쓰레드가 장벽에 도착하면 장벽이 사라지고 쓰레드들이 모두 실행을 시작하게 된다.
아래의 예제는 0~4단계까지 다섯 단계를 거치는 일을 3개의 쓰레드가 처리하는 프로그램이다.
단, 3개의 쓰레드 모두가 N단계를 종료할 떄까지는 어떤 쓰레드도 다음 단계로 나아갈 수 없다. 즉, 3개의 쓰레드들의 단계 맞추기를 위하여 CyclicBarrier 클래스를 사용한다. 또한 3개의 쓰레드가 모든 단계를 종료했다는 사실을 메인쓰레드에게 알리기 위해 CountDownLatch 클래스를 사용한다.
CyclicBarrier 인스턴스를 생성할 때 Runnable 객체를 인자로 전달한다. 이 객체를 barrier action이라고 한다. barrier action은 장벽이 해제될 때마다 실행된다.
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Main {
private static final int THREADS = 3; // 쓰레드의 갯수
public static void main(String[] args) {
System.out.println("BEGIN");
// 일을 실행하는 쓰레드를 제공하는 ExecutorService (쓰레드풀)
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(THREADS);
// barrier가 해제될 때 실행될 액션 (Runnable 객체)
Runnable barrierAction = new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("Barrier Action!");
}
};
// 쓰레드들 간에 단계를 맞추기 위한 CyclicBarrier
CyclicBarrier phaseBarrier = new CyclicBarrier(THREADS, barrierAction);
// 모든 단계가 CountDownLatch
CountDownLatch doneLatch = new CountDownLatch(THREADS);
try {
for (int t = 0; t < THREADS; t++) {
service.execute(new MyTask(phaseBarrier, doneLatch, t));
}
System.out.println("AWAIT");
doneLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
service.shutdown();
System.out.println("END");
}
}
}
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