[JAVA] ReentrantLock이 뭔가요?

개요

김영한의 실전 자바 - 고급 1편, 멀티스레드와 동시성 강의 | 김영한 - 인프런

 

• 김영한 강사님의 강의를 듣고 정리하였다.

본론

자바는 1.5버전 부터 Lock 인터페이스와 ReentrantLock 구현체를 제공한다.

• 이는 LockSupport 기능을 활용하여 만들어졌다.

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

Lock (Java Platform SE 8 )

• Lock 인터페이스는 synchronized를 대체하여 안전한 임계 영역을 위한 락 기능을 구현하는데 사용되며 대표적인 구현체로는 ReentrantLock이 있다.
• 여기서 사용하는 락은 인스턴스 내부의 모니터락이 아닌 ReentrantLock이 제공해주는 기능 중에 하나로 둘을 다른 것이라고 생각해야 한다.

1. void lock() : 락 획득을 시도한다. 만약 락이 존재하지 않는다면 락을 획득할 때 까지 스레드는 WAITING 상태로 들어간다.
2. void lockInterruptibly() : 락 획득을 시도한다. 만약 락이 존재하지 않는다면 락을 획득할 때까지 스레드는 WAITING 상태로 들어간다.
   • lock()과 다른 점은 다른 스레드의 인터럽트에 반응한다는 점이다. InterruptedException을 던진다.
3. boolean tryLock() : 락 획득을 시도한다. 만약 락이 존재하지 않는다면 false를 반환하고 락을 획득한다면 true를 반환한다.
   • 이 메서드는 대기하지 않는다.
4. boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) : 락 획득을 시도한다. 만약 지정된 시간 안에 락을 획득한다면 true를 반환하고, 획득하지 못한다면 false를 반환한다.
   • InterruptedException을 던진다.
5. Condition newCondition : Condition 객체를 생성해 반환한다.

이 기능들을 사용하면 LockSupport의 기능들을 이용한 락 기능을 쉽게 사용할 수 있다.

• 이를 통해 synchronized의 인터럽트, 무한 대기 문제가 해결된다.

공정성

ReentrantLock은 스레드들의 락 획득을 공정하게 획득할 수 있도록 해주는 기능을 제공한다.

• synchronized를 이용한 락 기능에서는 어떤 스레드가 락을 획득하는지 알 수 없었다.

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockEx {
    // 비공정 모드
    private final Lock nonFairLock = new ReentrantLock();
    // 공정 모드
    private final Lock fairLock = new ReentrantLock(true);
}

new ReentrantLock()

어떤 스레드가 락을 획득하는지 알 수 없다. 대기 중인 스레드 중 아무나 락을 획득한다.

• 비교적 빠르게 락을 획득하지만, 기아 현상이 발생할 수 있다. (특정 스레드가 락을 획득하지 못함)

new ReentrantLock(true)

락을 요청한 순서대로 락을 획득한다.

• 비교적 느리게 락을 획득하지만 순서대로 락을 획득할 수 있어 기아 현상이 발생하지 않는다.

ReentrantLock 사용

    @Override
    public boolean withdraw(int amount) {
        log("거래 시작 : " + getClass().getSimpleName());

        lock.lock();
        try{
            if (balance < amount) {
                return false;
            }

            sleep(1000); // 출금 시간
            balance -= amount;
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }

        log("거래 종료");
        return true;
    }

• lock()메서드와 unlock() 메서드 사이의 임계 영역은 안전하게 보호된다.

    @Override
    public boolean withdraw(int amount) {
        log("거래 시작 : " + getClass().getSimpleName());

        if(!lock.tryLock()){
        // if(!lock.tryLock(500, TimeUnit.MILLISECONDS)){
            return false;
        }

        try{
            if (balance < amount) {
                return false;
            }
            sleep(1000); // 출금 시간
            balance -= amount;
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }

        log("거래 종료");
        return true;
    }

• tryLock() 메서드를 사용해서 락 획득에 실패하면 즉시 종료하거나, 락 획득을 일정 시간까지만 대기하도록 할 수 있다.

결론

ReentrantLock을 사용해 synchronized의 인터럽트, 무한 대기, 공정성 부족 문제를 해결한 락 기능을 사용할 수 있었다.