Java Synchronized (자바 동기화), synchronized, atomic, volatile

멀티 스레드로 인하여 동기화를 제어해야 하는 경우에 synchronized가 필요하다.
동기화를 제어하는 경우란 여러개의 스레드가 공유자원에 접근해야 할 경우를 제어하는 것을 뜻한다.

Java로 프로그래밍을 하는 경우라면 키워드를 사용하여 동기화를 할 수 있는데, 대표적인 키워드가
synchronized 이다.

synchronized

synchronized는 두 가지 방법을 사용할 수 있다.

함수에 lock을 거는 것처럼 보이지만, 실제로는 객체에 lock을 건다. 즉, synchronized 함수는 자신이 포함된 객체에 lock을 건다. 이 방법은 간단하지만 객체에 포함된 다른 것들도 lock이 걸리기 때문에 무식한 방법이기도 하다.

public synchronized void fun(String param) {
  // 동기화 하고싶은 코드
}

필요한 부분에만 동기화처리를 하고, 동기화가 필요없는 부분은 lock을 걸지않고 그대로 둘 수 있다.

synchronized(this) {
  // 동기화 하고싶은 코드
}

이때, this는 lock의 주체이기 때문에 this가 락을 풀때까지 다른 블록들이 대기한다.

lock이나 synchronized 없이도 결과의 안정성을 보장받을 수 있는 것을 원자적(atomic) 이라고 하고, 자바의 concurrent 패키지에서 이를 제공한다.

AtomicInter 클래스는 CAS(compare-and-swap) 기반으로 되어있다.
CAS는 특정 메모리 위치와 주어진 위치의 value를 비교하여 다르면 대체하지 않는다. 이 방법은 저수준의 하드웨어에서 제공해 준다.

private AtomicInteger c = new AtomicInteger();

public int getNextIndex() {
    return c.getAndIncrement();
}

자바 변수에 volatile을 붙이면 volatile 변수를 읽어 들일 때 CPU 캐시가 아니라 컴퓨터의 메인 메모리로부터 읽어들인다.

volatile 키워드는 “가시성” 문제를 해결해준다. 가시성 문제란 멀티 쓰레드 환경에서 메인 메모리로 아직 기록하지 않은 값을 보지 못하여 동기화가 깨진 상황을 말한다.

volatile을 써야하는 경우는 한 쓰레드에서 변수의 값을 읽고 쓰며, 다른 쓰레드에서 읽기만 하는 경우에 항상 value를 보장해 줄수있다. 그렇지 않고 멀티 쓰레드가 value를 변경한다면 synchronization을 적용해야 한다.

public class Foo {
    public volatile int c = 0;
}