🌈 [Section1] 18. Java 심화2

📕 오늘 배운 내용!

• 스레드
• JVM

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✏️ 프로세스 (Process)

• 실행 중인 애플리케이션
• 데이터, 컴퓨터 자원, 스레드로 구성

✏️ 스레드 (Thread)

• 하나의 코드 실행 흐름

✔ 메인 스레드(Main thread)

• Main 에서 실행되는 스레드

✔ 작업 스레드

• 메인 스레드 외에 별도의 스레드

✔ 멀티 스레드(Multi-Thread)

• 하나의 프로세스에 여러개의 스레드를 가지는 것 -> 멀티 스레드 프로세스
• 멀티 태스킹(동시에 여러작업) 구현하는데 핵심적인 역할
  (멀티 스레딩 - 여러 스레드가 동시에 작업을 수행하는 것)

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✔ 메인 스레드 활용

• 그냥 메인에 실행할 코드 쓰면 됨

✏️ 작업 스레드 활용

1. 코드 작성할 공간 만들기 (러너블 인터페이스 구현 / 스레드 클래스 상속)
2. 코드 작성
3. 스레드 생성
4. 스레드 실행 ( 스레드 참조값.start() )

   💡 start() 메서드 이용해서 실행하면 바로 실행되는 것이 아니라 실행 대기 상태가 되고 실행은 운영체제의 계획에 따라 운영체제가 실행 !

✏️ 작업 스레드 생성 방법 3가지

1. Runnable 인터페이스 구현한 클래스에서 run() 메서드 오버라이딩해서 재정의
   (Run() 메서드 안에 코드 작성)
   -> Thread를 상속받은 것이 아니기 때문에 Thread 클래스를 직접 인스턴스화 하면서 Runnable을 구현한 객체를 인자로 받아야함

2. Thread 클래스 상속받은 하위 클래스에서 run() 메서드 오버라이딩해서 재정의
   (Run() 메서드 안에 코드 작성)
   -> Thread 클래스 직접 인스턴스화 할 필요 없고 바로 구현해주면 됨

3. 익명의 Runnable 구현 객체를 활용하여 Thread를 생성 후 그 안에 run() 메서드 적어줌

💡 Runnerble 인터페이스

• 추상메서드로 정의되어 있음
  (스레드에게 작업 맡기려면 무조건 이 인터페이스 구현해야함)
• Thread 클래스도 Runnable 인터페이스를 구현한 클래스임

✔️ 메인 스레드와 작업 스레드를 동시에 실행한 경우

두 스레드가 병렬로 동시 실행되어 두 메서드의 반환값들이 랜덤의 순서로 출력됨
-> 순서를 정해줄 필요가 있음 !

💡 오류가 발생했을 경우 확인을 위해 많이 쓰이는 메서드

• 스레드 이름 조회 - 스레드 참조값.getName()
  -> 메인 스레드의 이름 : Main
  -> 작업 스레드의 이름 : Thread - 숫자
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• 스레드 이름 설정 - 스레드 참조값.setName()
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• 스레드 인스턴스의 주소값 얻기 - Thread.currentThread()
  -> 실행되고 있는 그 위치의 Thread를 리턴
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• 스레드 상태 확인 - 스레드 참조값.getState()
  -> start() 메서드로 실행하기 전까지는 new 상태
  -> 실행 후에는 runnable 상태
  -> Thread가 모두 종료된 후에는 terminate 상태

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✏️ 스레드 동기화

• 멀티 스레드 프로세스 상황에서 순서가 정해져 있지 않고 두 스레드가 병렬적으로 실행되면서 나는 오류를 방지하는 것
  -> 임계영역을 설정해줘야함

동기화 블럭에는 그냥 this가 들어간다 생각해 다른 거 들어가는 거 거의 못봤대

✔ 임계영역

• 오로지 하나의 스레드만 실행할 수 있는 코드 영역
  (여러 스레드가 있어도 임계영역에서는 하나만 실행)

✔ 락

• 임계영역에서 객체에 접근할 수 있는 권한
  (한 스레드가 임계영역 내의 코드를 실행중일 때, 다른 스레드들은 락이 없으면 그 객체의 임계영역 내의 코드를 실행할 수 없음 --> 그 스레드가 영역 내 코드를 모두 실행하면 락 반남함 --> 이제 다른 스레드들 중 하나가 다시 락 권한 획득하여 코드 실행)

✏️ 임계영역 설정

-> synchronized 키워드

1. 메서드 전체를 임계영역으로

• 메서드 반환타입 좌측에 synchronized

2. 메서드 내 특정 영역만 임계영역으로

• 메서드 {} 내에 synchronized(해당 영역이 포함된 객체의 참조 this) {실행할 코드}

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✏️ 스레드 실행 제어 메서드

✔ sleep(long milliSecond)

• milliSecond 동안 스레드를 잠시 멈춤(실행 상태에서 일시 정지(TIMED_WAITING) 상태로 전환)(시간은 약간의 오차를 가짐)

• Thread의 클래스 메서드이기 때문에 클래스를 통해 Thread.sleep(시간); 으로 호출

• 인자로 전달한 시간만큼의 시간이 경과한 경우 / interrupt() 호출한 경우 실행대기 상태로 복귀

• try{ Thread.sleep(시간); } catch () { 실행문 } 이렇게 감싸서 실행해줘야함

✔ interrupt()

• 일시 중지 상태인 스레드를 실행 대기 상태(Runnable)로 복귀시킴

• 멈춘 스레드말고 다른 스레드에서 멈춰 있는 스레드.interrupt() 호출하면, 기존에 호출되어 스레드를 멈추게 했던 메서드에서 예외가 발생되고, 그에 따라 일시 정지가 풀리게 됨

✔ yield()

• 운영체제의 스케줄러에게 할당받은 시간을 한 스레드가 수행하다가 yield() 호출하면 남은 시간은 다음 스레드에게 양보

• while문에서 무의미한 반복이되고 있을 때, yield() 호출하면 반복을 멈추고 실행대기 상태로 바뀜 -> 남은 실행시간을 대기열 상 우선순위가 높은 다른 스레드에게 양보

✔ join()

• 특정 스레드가 작업한는 동안 자신을 일시중지 상태로 만들어 작업이 끝날 때까지 기다림
• 인자로 시간은 밀리초 단위로 전달 가능

join()과 sleep()
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1. 공통점

• 호출하면 일시정지 상태가 됨
• try...catch문으로 감싸서 사용
• interrupt()로 실행대기 상태로 복귀

2. 차이점

• sleep() - Thread 클래스의 static 메서드
• join() - 특정 스레드에대해 동작하는 인스턴스 메서드

• wait(), notify()
  -> 두 스레드가 교대로 작업을 처리해야할 때 사용
  -> 스레드1이 자기 작업 완료 -> 스레드1이 notify() 호출 (너 해라) -> 스레드2가 실행 대기 상태됨 -> 곧 스레드2 실행 -> 스레드1이 wait() 호출 (나 멈춰서 기다릴게) -> 자기 자신이 일시정지 상태가 됨 -> 스레드2가 자기 작업 완료 -> notify(),wait() 반복

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✏️ JVM(Java Virtual Machine)

• 자바로 작성한 소스 코드를 해석해 실행하는 별도의 프로그램

✔️ Java가 운영체제로부터 독립적일 수 있는 이유

-> JVM(Java Virtual Machine)이라는 애가 운영체제 마다 Java 소스 코드를 운영체제에 맞게 변환해서 실행시켜주어 운영체제와 독립적으로 동작함
(운영체제와 Java 사이의 다리가 JVM)
-> JVM이 운영체제한테 필요한 컴퓨터 자원 주문 -> 운영체제가 가용 자원 확인 후 JVM에게 할당 (여기서 할당받은 것 => 런타임 데이터 영역(Runtime Data Area))

✏️ 소스코드가 JVM으로 들어가는 과정

1. Java로 소스코드 작성/실행

2. 컴파일러 실행되면서 컴파일 진행

3. 컴파일 결과로 .java 확장자 가졌던 소스코드가 .class 확장자 가진 바이트 코드 파일로 변환됨

4. JVM이 운영체제로부터 소스 코드 실행에 필요한 메모리 할당받음

5. 클래스 로더(Class Loader)가 변환된 코드 파일을 JVM 내부로 불러들여 런타임 데이터 영역(Runtime Data Area)에 적재 (메모리에 로드 시키는 것)

6. 실행 엔진(Execution Engine)이 적재된 바이트 코드를 실행시킴(2가지 방법으로)
   -> 기본적으로 인터프리터(Interpreter) 통해 코드를 한 줄씩 기계어로 번역하고 실행
   -> 중복적으로 어떤 바이트 코드가 등장할 때, JIT Compiler(Just-In-Time Compiler) 통해 바이트 코드 전체를 기계어로 번역하고 실행

✏️ JVM 구조

런타임 데이터 영역(Runtime Data Area)

• JVM에 프로그램이 로드되어 실행될 때 특정 값, 변수 등의 데이터들이 저장되는 곳
• 위 사진과 같이 5가지 영역으로 구분됨

1. Stack 영역
   메서드 호출 -> 그 메서드를 위한 Method Frame이라는 공간 생성 -> 그 공간에 연산시 일어나는 값들이 임시 저장 -> Stack에 이 Method Frame이 호출순으로 쌓이게 됨 (먼저 호출되면 맨 밑)(LIFO(Last In First Out)) -> 메서드 동작 완료되면 역순으로(가장 마지막에 호출된 것부터) 제거됨

   💡 LIFO(Last In First Out)란?

   • 마지막에 들어간 데이터가 가장 먼저 나온다
   • Stack의 데이터 입출력 순서를 나타내는 원칙
     Ex. 프링글스

2. Heap 영역

• 객체 생성 후 객체 실행 -> Heap 영역에 인스턴스가 생성되고 그 위치의 주소값을 객체의 참조변수에 할당해줌 (그 참조변수는 Stack 영역에서 선언된 변수)
• Heap영역 객체는 대부분 일회성 (메모리에 남아있는 기간이 대부분 짧음) -> 그 객체의 존재 기간에 따라 Heap영역 안에서도 Old와 Young으로 영역이 나뉨

3. Method 영역
4. PC register
5. Native Method Stack

✔️ 객체를 다룬다

=> Stack 영역에 저장되어있는 참조변수를 통해 Heap 영역에 존재하는 객체를 다룬다
(Stack에 참조값, Heap에 데이터 -> new연산자로 Heap에 저장된 참조값을 리턴함)

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✏️ Garbage Collection

• 프로그램에서 아무한테도 참조되고 있지 않는 더이상 사용하지 않는 객체/변수들을 찾아 메모리에서 점유를 해제 시킴 -> 메모리 공간 확보, 효율적인 메모리 사용 가능

✔ Garbage Collection의 동작 방식

• Stop The World를 통해 가비지 컬렉션을 실행하는 스레드 제외하고 다른 모든 스레드 작업 중단시킴 -> 가비지 컬렉션이 모든 변수/객체 탐색해서 각각 어떤 객체 참고하고 있는지 확인 -> 사용되고 있는 메모리 식별(Mark)해서 사용되지 않는 메모리 제거(Sweep)

  • Minor GC - Heap 영역 안 Young 영역에서 활동하는 가비지 컬렉터
  • Major GC - Heap 영역 안 Old 영역에서 활동하는 가비지 컬렉터

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🌈 느낀점

그래도 오늘 학습은 어제 했던 stream 보다 괜찮았다!! 어제 너무 멘붕이었어서,, 그래도 오늘 오전에 페어랑 문제 풀어야해서 이해하려고 열심히 공부했는데 그 결과로 Stream 구조를 이해하고 나니 이번 문제들은 그래도 술술 풀렸다 ㅎㅎ 문제 풀던 날들 중에 제일 쉬웠던 날 같다!! 오늘은 기분 좋은 날! 주말에도 빡공해야지 ㅎㅎ