<CS 지식> Java 고유락 (Intrinsic Lock)

✏️Intrinsic lock

• 자바의 모든 객체는 lock을 가지고 있음
• 모든 객체가 가지고 있기 때문에 고유 락 (Intrinsic lock)이라고 하고, 모니터처럼 동작한다고 하여 monitor lock 혹은 monitor 라고 함

e.g.

public class Counter {
    private int count;
 
    public int increase() {
        return ++count;		// Thread-safe 하지 않은 연산
    }
}

위와 같은 코드가 있을 때, 1. read(count 값 읽기) -> 2. modify (count값 수정) -> 3. write (count값 저장) 과정에서 여러 Thread가 공유 자원 (count)으로 접근할 수 있으므로 동시성 문제 발생

📍 동시성 문제는 결국 여러 스레드가 공유 자원 (count 변수)에 접근하기 때문에 발생하는데 동시성 문제를 해결하기 위해 count 변수로 접근하는 스레드를 제어해야 함

Synchronized - Thread-safe Case

 public class Counter {
   private Object lock = new Object();
   private int count;

   public int increase() {
     synchronized(lock) {
       return ++count;
     }
   }
 }

• lock이라는 Object의 instance를 사용하여 스레드가 동시에 count 변수에 접근하지 못하도록 제어. increase() 메서드는 한 번에 한 스레드만 실행할 수 있음. 한 스레드가 먼저 락을 획득한 경우, 다른 스레드는 기다려야 함.

public class Counter {
  private int count;

  public synchronized int increase() {
    return ++count;
  }
}

• 위와같이 바로 synchronized 키워드를 붙여주는 것으로 대신할 수 있음

구조적인 락 Structed lock

• 고유락을 이용한 동기화를 구조적인 락이라고 함
• synchronized 블록 단위로 락의 획득/ 해제가 일어나므로 구조적이라고 함
• 블록을 진입할 때 락의 획득이, 블록을 벗어날 때 락의 해제가 일어남

✏️Reentrancy

• 자바의 고유락은 재진입이 가능

• 재진입이 가능하다는 것은 락의 획득이 호출 단위가 아닌 스레드 단위로 일어난다는 것을 의미

• 이미 락을 획득한 스레드는 같은 락을 얻기 위해 대기할 필요가 없음 -> synchronized 블록을 만났을 때, 대기없이 통과 가능

  public class Reentrancy {
      public synchronized void a() {
          System.out.println("a");
          b();
      }
  
      public synchronized void b() {
          System.out.println("b");
      }
  
      public static void main (String[] args) {
          new Reentrancy().a();
      }
  }

• b가 synchronized로 선언되어 있더라도, a 진입시 lock을 획득하였기 때문에 b를 호출할 수 있음

✏️Visibility

• 가시성 문제는 최적화를 위해 컴파일러나 CPU에서 발생하는 코드 재배열이나 멀티 코어 환경에서 코어의 캐시 값이 메모리에 제때 쓰이지 않아 문제가 발생할 수 있음
• 여러 Thread가 동시에 작동하였을 때, 한 Thread가 쓴 값을 다른 Thread가 볼 수 있는지, 없는지 여부
• Structure Lock과 Reentrant Lock은 visibility 보장

Reference

http://happinessoncode.com/2017/10/04/java-intrinsic-lock/
https://gyoogle.dev/blog/computer-language/Java/Intrinsic%20Lock.html