ReentrantLock을 이용한 Thread 동기화
📘 ReentrantLock
이번에 일을 하던 중 ReentrantLock을 사용해 Concurrency한 환경에서 여러 Thread간 안전하게 Lock을 사용 & 제공하며,
Interrupt 처리를 통해 Thread간 상호작용을 제어하고 Thread Safe한 기능의 개발을 위해 사용했었습니다.
완벽하게 숙지를 못한 상태에서 일단 사용한 것이므로 예시를 통해 ReentrantLock을 복습한 글입니다.
📕 Synchronization
ReentrantLock의 lock() & unLock() & tryLock() 을 이용해 Thread간 Race Condition을 방지하고,
lockInterruptibly() 를 사용해 Lock을 획득할 때 다른 Thread에 의해 해당 Thread가 Interrupte 되면 InterruptException을 발생 시킵니다.
📕 Interrupt 처리
아래 코드에서 쓰인 lockInterruptibly() 를 사용해서 Lock을 획득하고,
센서 동작중에 다른 Thread에 의해 Interrupt 되면 센서의 동작을 중단시키고 Lock을 해제 시킵니다.
📕 Dead Lock 방지
ReentrantLock은 데드락을 방지할 수 있는 기능이 있습니다..
락을 획득한 스레드가 다시 락을 획득할 수 있도록 허용하여 교착 상태를 방지할 수 있습니다.
📘 예시
📕 방에 움직임이 있을 때 조명을 계속 켜두는 Light Sensor Class
방에 움직임이 있으면 불을 계속 켜두는 센서가 있고,
더이상 움직임이 없을때 불을 끄기 위해 작동하는 TurnOffLight Thread가 있습니다.
TurnOffLights Thread는 Lock을 얻기위해 tryLock() 을 사용합니다.
Lock을 얻을 수 없으면 500ms 동안 프로세스가 지연되고, lastSignal Thread는 5초동안 Lock 획독을 차단합니다.
그 후, TurnOffLights Thread는 Lock을 얻고 조명을 끌 수 있게 되는 구조입니다.
따라서 이 경우, TurnOffLights Thread는 5초 동안 센서에 움직임이 감지가 되지 않는 경우,
조명을 끌 수 있도록 허용됩니다.
또한, 이전 신호를 차단하기 위해 lock.lockInturruptibly()를 사용합니다.
/**
* ReentrantLock : Concurrency 제어를 위한 Lock 객체
* lastSignal Thread : 마지막으로 수신된 신호를 추적하기 위한 Thread
*/
@Slf4j
public class LightSensor {
private static volatile Lock lock = new ReentrantLock();
private static volatile Thread lastSignal = null;
private static Sensor sensor = new Sensor();
/**
* Sensor Class
* 이전 신호를 무효화하고 현재 신호를 설정하는 invalidatePreviousSignalAndSetUpCurrent() 호출
* 작업 완료 후 Thread Lock 해제
*/
private static class Sensor implements Runnable {
// 센서가 신호를 처리중인지 나타내는 상태 변수
private static Boolean preparing = false;
// 센서가 현재 작업을 처리중인지 확인하는 함수
public static Boolean isPreparing() { return preparing; }
@Override
public void run() {
log.info("Signal Send : {}", Thread.currentThread().getName());
try {
invalidatePreviousSignalsAndSetUpCurrent();
Thread.sleep(5 * 1500);
} catch (InterruptedException e) {
log.info("Signal interrupted : {}" + Thread.currentThread().getName());
return;
} finally {
lock.unlock();
}
}
/* 이전 신호를 무효화하고 현재 신호를 설정하는 함수 */
private static synchronized void invalidatePreviousSignalsAndSetUpCurrent() throws InterruptedException {
preparing = true;
// 마지막으로 수신된 신호가 있으면 해당 신호를 Interrupt 시킴
if (lastSignal != null) lastSignal.interrupt();
// 현재 스레드를 마지막으로 수신된 신호로 설정하고 Lock 시도
lastSignal = Thread.currentThread();
lock.lockInterruptibly();
preparing = false;
}
}
/**
* Light를 Off 시키는 클래스
* Sensor의 isPreparing이 False(처리중 X)면 Lock을 시도하여 불을 끔
* 작업 완료 후 Lock 해제
*/
private static class TurnOffLights implements Runnable {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
log.info("THread Interrupted : {}", this.getClass().getName());
return;
}
if (!Sensor.isPreparing()) {
if (lock.tryLock()) {
try {
log.info("Turn Off Lights");
break;
} finally {
lock.unlock();
}
} else {
log.info("Cannot Turn Off Lights Yet");
}
} else {
log.info("Cannot Turn Off Lights Yet");
}
}
}
}
/**
* 10번의 Loop를 돌아 40번의 광 센서 신호를 보냄
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread turnOffLights = new Thread(new TurnOffLights());
for (int x=0; x<10; x++) {
new Thread(sensor).start();
new Thread(sensor).start();
new Thread(sensor).start();
new Thread(sensor).start();
Thread.sleep(250);
}
turnOffLights.join();
}
}결과값
18:40:21.783 [Thread-35] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-35
18:40:21.784 [Thread-36] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-36
18:40:21.784 [Thread-33] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-33
18:40:22.043 [Thread-38] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal Send : Thread-38
18:40:22.044 [Thread-34] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-34
18:40:22.042 [Thread-37] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal Send : Thread-37
18:40:22.046 [Thread-40] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal Send : Thread-40
18:40:22.046 [Thread-38] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-38
18:40:22.047 [Thread-39] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal Send : Thread-39
18:40:22.047 [Thread-37] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-37
18:40:22.048 [Thread-40] INFO com.bridge.thread.LightSensor -- Signal interrupted : {}Thread-40