동시성 문제 - 예제 코드

1. Test에서 lombok 사용

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• dependancies에 추가.

    //테스트에서 lombok 사용
    testCompileOnly 'org.projectlombok:lombok'
    testAnnotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'

 

 

 

2.  FieldService

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• FieldService는 logic() 메서드를 제공한다.
• name을 받으면  name sotre에 저장 후 값을 반환한다.
• name sotre에 저장하는데 1초가 걸린다고 가정.

@Slf4j
public class FieldService {

    private String nameStore;

    public String logic(String name){
        log.info("저장 name={} --> nameStore={}", name, nameStore);
        nameStore = name;
        sleep(1000);
        log.info("조회 nameStore={}", nameStore);
        return nameStore;
    }

    private void sleep(int millis) {
        try {
            Thread.sleep(millis);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

 

3. FieldServiceTest - 순차적 실행.

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• 여러 Thread가 경쟁하는 상황을 만들기 전에 Thread가 순차적으로 실행되는 상황을 보자.
  
  • threadA실행 후 2초의 sleep을 두어 threadA가 완전히 수행할 시간을 둠.
• 참고) Thread 생성 방법      

- Ruunable 인터페이스의 run() 구현.
- Thread는 Thread 클래스를 상속 받거나, Runnable 인터페이스를 구현하거나,
- Runnable 인터페이스 구현 후 Thread에 주입하는 방식으로 사용 가능.
https://bsh-developer.tistory.com/584

• threadA, threadB가 순차적으로 실행 될 수 있도록 조건을 부여함.

@Slf4j
public class FieldServiceTest {

    private FieldService fieldService = new FieldService();

    @Test
    void field(){
        log.info("main start");

        /*
        Runnable runnable= new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

            }
        }*/

        //Ruunable 인터페이스의 run() 구현.
        //Thread는 Thread 클래스를 상속 받거나, Runnable 인터페이스를 구현하거나,
        //Runnable 인터페이스 구현 후 Thread에 주입하는 방식으로 사용 가능.
        Runnable userA = () -> {
            fieldService.logic("userA");
        };

        Runnable userB = () -> {
            fieldService.logic("userB");
        };

        Thread threadA = new Thread(userA);
        threadA.setName("thread-A");
        Thread threadB = new Thread(userB);
        threadA.setName("thread-B");

        threadA.start();
        sleep(2000); //동시성 문제 발생 안하는 조건.
        threadB.start();

        sleep(2000); //메인 Thread 종료 대기
        log.info("main exit");

    }

    private void sleep(int millis){
        try {
            Thread.sleep(millis);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

[main] - main start
[thread-A] - 저장 name=userA --> nameStore=null
[thread-A] - 조회 nameStore=userA
[Thread-B] - 저장 name=userB --> nameStore=userA
[Thread-B] - 조회 nameStore=userB
[main] - main exit

• 실행 결과
• Thread-A 는 userA 를 nameStore 에 저장
• Thread-A 는 userA 를 nameStore 에서 조회
• Thread-B 는 userB 를 nameStore 에 저장
• Thread-B 는 userB 를 nameStore 에서 조회

 

 

4. FieldServiceTest - 동시성 문제 발생.

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• 여러 Thread가 경쟁하는 상황을 만들자.
  
  • threadA실행 후 0.1초의 sleep을 두어 threadA가 완전히 수행되기 전에 theadB가 실행되도록 함.

@Slf4j
public class FieldServiceTest {

    private FieldService fieldService = new FieldService();

    @Test
    void field(){
        log.info("main start");

        /*
        Runnable runnable= new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

            }
        }*/

        //Ruunable 인터페이스의 run() 구현.
        //Thread는 Thread 클래스를 상속 받거나, Runnable 인터페이스를 구현하거나,
        //Runnable 인터페이스 구현 후 Thread에 주입하는 방식으로 사용 가능.
        Runnable userA = () -> {
            fieldService.logic("userA");
        };

        Runnable userB = () -> {
            fieldService.logic("userB");
        };

        Thread threadA = new Thread(userA);
        threadA.setName("thread-A");
        Thread threadB = new Thread(userB);
        threadA.setName("thread-B");

        threadA.start();
        //sleep(2000); //동시성 문제 발생 안하는 조건.
        sleep(100); //동시성 문제 발생하는 조건.
        threadB.start();

        sleep(2000); //메인 Thread 종료 대기
        log.info("main exit");

    }

    private void sleep(int millis){
        try {
            Thread.sleep(millis);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

•  threadA가 조회하기 전에 threaB가 userB를 저장해버림.ㅋㅋㅋ
• 그래서 threadA는 userB를 조회하게됨.

[main] - main start
[thread-A] -저장 name=userA --> nameStore=null
[thread-B] -저장 name=userB --> nameStore=userA
[thread-A] -조회 nameStore=userB
[thread-B] -조회 nameStore=userB
[main] - main exit

• theadA가 nameStore에 userA 저장

• +0.1초 후 theadB가 nameStore에 userB 저장

• +1.0초 후 theadA가 nameStore에 저장된 정보(userB) 조회
• +1.1초 후 theadB가 nameStore에 저장된 정보(userB) 조회

 

 

 

 

5. 동시성 문제

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• 결과적으로 Thread-A 입장에서는 저장한 데이터와 조회한 데이터가 다른 문제가 발생한다. 
• 여러 쓰레드가 동시에 같은 인스턴스의 필드 값을 변경하면서 발생하는 문제를 동시성 문제라 한다. 
• 이런 동시성  문제는 여러 쓰레드가 같은 인스턴스의 필드에 접근해야 하기 때문에 
• 트래픽이 적은 상황에서는 확률상 잘  나타나지 않고, 트래픽이 점점 많아질 수 록 자주 발생한다.
• 특히 스프링 빈 처럼 싱글톤 객체의 필드를 변경하며 사용할 때 이러한 동시성 문제를 조심해야 한다

 

 

6. 참고

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• 이런 동시성 문제는 지역 변수에서는 발생하지 않는다. 
• 지역 변수는 쓰레드마다 각각 다른 메모리 영역이할당된다.
• 동시성 문제가 발생하는 곳은 같은 인스턴스의 필드(주로 싱글톤에서 자주 발생),
• 또는 static 같은 공용 필드에 접근할 때 발생한다.
• 동시성 문제는 값을 읽기만 하면 발생하지 않는다.
• 어디선가 값을 변경하기 때문에 발생한다.

 

 

7. GitHub : 211122 Concurrency Issue

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GitHub - bsh6463/Spring_Advanced: initial