TIL (2022.02.19)

DAY 6

🔖 오늘 읽은 범위 : 13장, 동시성

😃 책에서 기억하고 싶은 내용을 써보세요.

• 동기화하는 메서드 사이에 존재하는 의존성을 이해하라
  • 권장사항: 공유 객체 하나에는 메서드 하나만 사용하라
  • 공유 객체 하나에 여러 메서드가 필요한 상황도 생긴다. 그럴 때는 다음 세 가지 방법을 고려한다.
    • 클라이언트에서 잠금 -클라이언트에서 첫 번째 메서드를 호출하기 전에 서버를 잠근다. 마지막 메서드를 호출할 때까지 잠금을 유지한다.
    • 서버에서 잠금-서버에다 "서버를 잠그고 모든 메서드를 호출한 후 잠금을 해제하는” 메서드를 구현한다. 클라이언트는 이 메서드를 호출한다.
    • 연결(Adapted) 서버-잠금을 수행하는 중간 단계를 생성한다. '서버에서 잠금’ 방식과 유사하지만 원래 서버는 변경하지 않는다.
• 동기화하는 부분을 작게 만들어라
  • 같은 락(synchronized 키워드)으로 감싼 모든 코드 영역은 한 번에 한 스레드만 실행이 가능하다.
  • 락은 스레드를 지연시키고 부하를 가중시킨다. 그러므로 여기저기서 synchronized 문을 남발하는 코드는 바람직하지 않다.
  • 반면 임계영역(critical section)은 반드시 보호해야 한다. 따라서, 코드를 짤 때는 임계영역 수를 최대한 줄여야 한다.
    • 임계영역(critical section)은 동시 사용을 막아야만 프로그램이 올바로 동작하는 보호받는 코드 영역을 가리킨다.
  • 권장사항: 동기화하는 부분을 최대한 작게 만들어라.
• 올바른 종료 코드는 구현하기 어렵다
  • 깔끔하게 종료하는 코드는 올바로 구현하기 어렵다. 가장 흔히 발생하는 문제가 데드락이다. 즉, 스레드가 절대 오지 않을 시그널을 기다린다.
  • 권장사항: 종료 코드를 개발 초기부터 고민하고 동작하게 초기부터 구현하라. 생각보다 오래 걸린다. 생각보다 어려우므로 이미 나온 알고리즘을 검토하라.
• 스레드 코드 테스트하기
  • 권장사항: 문제를 노출하는 테스트 케이스를 작성하라. 프로그램 설정과 시스템 설정과 부하를 바꿔가며 자주 돌려라. 테스트가 실패하면 원인을 추적하라. 다시 돌렸더니 통과하더라는 이유로 그냥 넘어가면 절대로 안 된다.
  • 말이 안되는 실패는 잠정적인 스레드 문제로 취급하라
    • 권장사항: 시스템 실패를 ‘일회성‘이라 치부하지 마라.
  • 다중 스레드를 고려하지 않은 순차 코드부터 제대로 돌게 만들자

    • 일반적인 방법으로, 스레드가 호출하는 POJO를 만든다. POJO는 스레드를 모른다. 따라서 스레드 환경 밖에서 테스트가 가능하다.

    • 권장사항: 스레드 환경 밖에서 생기는 버그와 스레드 환경에서 생기는 버그를 동시에 디버깅하지 마라. 먼저 스레드 환경 밖에서 코드를 올바로 돌려라.

      여기서 스레드 환경 밖의 코드는 다중 스레드를 고려하지 않은 순차/순수 코드를 의미한다고 볼 수 있다.

  • 다중 스레드를 쓰는 코드 부분을 다양한 환경에 쉽게 끼워 넣을 수 있게 슬드 코드를 구현하라
  • 다중 스레드를 쓰는 코드 부분을 상황에 맞게 조율할 수 있게 작성하라
    • 적절한 스레드 개수를 파악하려면 상당한 시행착오가 필요하다.
    • 스레드 개수를 조율하기 쉽게 코드를 구현한다.
  • 프로세서 수보다 많은 스레드를 돌려보라
    • 시스템이 스레드를 스와핑(swaping)할 때도 문제가 발생한다. 스와핑을 일으키면 프로세서 수보다 많은 스레드를 돌린다.
    • 스와핑이 잦을수록 입계영역을 빼먹은 코드나 데드락을 일으키는 코드를 찾기가 쉬워진다.
  • 다른 플렛폼에서 돌려보라
    • 다중 스레드 코드는 플렛폼에 따라 다르게 돌아간다. 따라서 코드가 돌아갈 가능성이 있는 플랫폼 전부에서 테스트를 수행해야 마땅하다.
      • 자바 스레드 모델은 선점형(preemptive) 스레드 스케줄링을 보장하지 않는다는 사실을 아는가? 현대적인 OS는 선점형 스레드 스케줄링을 지원하므로 기능을 ‘공짜’로 얻는다. 그럼에도 JVM은 선점형 스레드 스케줄링을 보장하지 않는다.
    • 권장사항: 처음부터 그리고 자주 모든 목표 플랫폼에서 코드를 돌려라.
  • 코드에 보조 코드(instrument)를 넣어 돌려라. 강제로 실패를 일으키게 해보라
    • 스레드 버그가 산발적이고 우발적이고 재현이 어려운 이유는 코드가 실행되는 수천 가지 경로 중에 아주 솔수만 실패하기 때문이다. 즉, 실패하는 경로가 실행될 확률은 극도로 저조하다.
    • 이렇듯 드물게 발생하는 오류를 좀 더 자주 일으킬 방법은 없을까? 보조 코드를 추가해 코드가 실행되는 순서를 바꿔준다.(…) 메서드는 스레드가 실행되는 순서에 영향을 미친다. 따라서 버그가 일어날 가능성도 높아진다.
    • 코드에 보조 코드를 추가하는 방법은 두 가지다.
      • 직접 구현하기
        • 코드에다 직접 wait(), sleep(), yield(), priority() 함수를 추가한다. 특별히 까다로운 코드를 테스트할 때 적합하다.
        • 이 방법에는 여러 가지 문제가 있다.
          • 보조 코드를 삽입하는 위치, 함수를 호출하는 위치, 보조 코드를 실행하는 방법
      • 자동화
        • 보조 코드를 자동으로 추가하려면 AOF(Aspect-Oriented Framework), CGLIB, ASM 등과 같은 도구를 사용한다.
        • 코드를 흔드는(jiggle) 이유는 스레드를 매번 다른 순서로 실행하기 위해서다. 좋은 테스트 케이스와 흔들기(jiggle) 기법은 오류가 드러날 확률을 크게 높여준다.
        • 권장사항: 흔들기 기법을 사용해 오류를 찾아내라.
• 결론
  • 다중 스레드 코드를 작성한다면 각별히 깨끗하게 코드를 짜야 한다. 주의하지 않으면 희귀하고 오묘한 오류에 직면하게 된다.
  • 무엇보다 먼저, SRP(Single Responsibility Principle)을 준수한다. POJO를 사용해 스레드를 아는 코드와 모르는 코드를 분리한다. (…) 즉, 스레드 코드는 최대한 집약되고 작아야 한다는 의미다.
  • 동시성 오류를 일으키는 잠정적인 원인을 철저히 이해한다.
  • 사용하는 라이브러리와 기본 알고리즘을 이해한다.
  • 보호할 코드 영역을 찾아내는 방법과 코드 영역을 잠그는 방법을 이해한다.
  • 소위 일회성 문제는 대개 시스템에 부하가 걸릴 때나 아니면 뜬금없이 발생한다. 그러므로 스레드 코드는 많은 플랫폼에서 많은 설정으로 반복해서 계속 테스트 해야 한다.
  • 시간을 들여 보조 코드를 추가하면 오류가 드라날 가능성 크게 높아진다. 직접 구현해도 괜찮고 몇 가지 자동화 기술을 사용해도 괜찮다.
  • 스레드 코드는 출시하기 전까지 최대한 오랫동안 돌려봐야 한다.

🤔 오늘 읽은 소감은? 떠오르는 생각을 가볍게 적어보세요

• 오늘의 핵심은 산발적이고 우발적이고 재현이 어려운 스레드 코드를 테스트 하는 방법을 알아가는 것이라고 생각한다. 쉽게 생각하면 지속적으로 오류를 만들어내는 방법을 연구하는 것이다. 그중에서 개인적으로 가장 공감가는 방법은 “다중 스레드를 고려하지 않은 순차 코드부터 제대로 돌게 만들자”였다. 오류를 찾기 위해서는 최대한 코드를 분리해서 테스트해야 어느 부분에서 문제가 있는 지 더욱 명확하게 알 수 있기 때문이다.

🔎 궁금한 내용이 있거나, 잘 이해되지 않는 내용이 있다면 적어보세요.

• 임계영역(critical section)
• 스와핑(swaping)
• 보조 코드(instrument)

소감 3줄 요약

• 동기화하는 부분을 최대한 작게 만들어라.
• 스레드 환경 밖에서 생기는 버그와 스레드 환경에서 생기는 버그를 동시에 디버깅하지 마라.
• 스레드 코드는 출시하기 전까지 최대한 오랫동안 돌려봐야 한다.