이번에는 저번 게시글에서 소개한 synchronized 의 한계를 보완한 ReentrantLock 을 사용하여 동시성 문제를 해결해 보겠습니다.
ReentrantLock
우선 ReentrantLock 에 대해 알아보겠습니다. ReentrantLock 은 자바 1.5 버전부터 추가된 클래스이며, synchronized 보다 더 많은 제어권을 제공합니다.
특징
락을 명시적으로 획득/해제할 수 있습니다. →
synchronized키워드와 달리 코드로 직접 락을 획득하고 반납하기 때문에 명시적입니다.인터럽트 대응이 가능합니다. → 락을 획득하기 위해 대기 중 인터럽트가 발생하면 락 획득을 포기합니다.
tryLock() 으로 락 획득 실패 로직 작성이 가능합니다. → 락 획득을 시도하고 실패한다면 조건문을 사용해 실패 로직을 작성할 수 있습니다.
공정성(Fairness) 설정이 가능합니다. → 락 객체 생성 시 옵션을 주어 락을 요청한 순서대로 락을 획득하도록 설정이 가능합니다.
추가적으로,
ReentrantLock이 사용하는 락은 객체 내부에 있는 모니터 락이 아닙니다. 모니터락은synchronized에서만 사용됩니다.
예제 코드
저번 게시글에서 synchronized 를 통해 동시성을 해결했던 코드를 발전시켜 ReentrantLock 을 사용한 코드로 변경해 보겠습니다.
ReentrantLock 을 사용한 문제 해결 1
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/**
* 계좌 클래스 (ReentrantLock 사용)
*/
public class AccountV3 {
private int balance;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public AccountV3() {
this.balance = 0;
}
/**
* 잔액 조회 메서드
* @return 처리 결과
*/
public int getBalance() {
String name = Thread.currentThread().getName();
lock.lock();
try {
System.out.println("[" + name + "] 잔액을 조회합니다. 잔액: " + this.balance);
return balance;
} finally {
lock.unlock();
}
}
/**
* 입금 메서드
* @param amount 입금할 금액
* @return 처리 결과
*/
public boolean deposit(int amount) {
String name = Thread.currentThread().getName();
lock.lock();
try {
System.out.println("[" + name + "] 입금을 시도합니다. 입금 전 잔액: " + this.balance);
Thread.sleep(1000L);
this.balance += amount;
System.out.println("[" + name + "] 입금이 완료되었습니다. 입금 후 잔액: " + this.balance);
return true;
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("[" + name + "] 입금에 실패했습니다");
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
/**
* 출금 메서드
* @param amount 출금할 금액
* @return 처리 결과
*/
public boolean withdraw(int amount) {
String name = Thread.currentThread().getName();
lock.lock();
try {
System.out.println("[" + name + "] 출금을 시도합니다. 출금 전 잔액: " + this.balance);
Thread.sleep(2000L);
if (this.balance < amount) {
System.out.println("[" + name + "] 잔액보다 많은 양을 출금할 수 없습니다.");
return false;
}
this.balance -= amount;
System.out.println("[" + name + "] 출금이 완료되었습니다. 출금 후 잔액: " + this.balance);
return true;
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("[" + name + "] 출금에 실패했습니다");
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
finally블록에서unlock()을 반드시 호출해야 락 해제를 보장할 수 있습니다. 호출 누락 시 락을 반납하지 않아 무한 대기에 빠질 수 있습니다.
lock(), unlock() 메서드를 사용하여 임계 영역에 들어가기 전에 락을 획득하고, 임계 영역이 끝나면 락을 반환합니다.
이 코드를 멀티 스레드 환경에서 실행해 보겠습니다.
락을 이용하여 각 메서드를 한 번에 한 스레드에서만 실행되게 하여 동시성 문제를 해결하였습니다.
하지만, 이 코드 역시 synchronized 와 똑같이 무한 대기 문제가 발생할 가능성이 존재합니다.
ReentrantLock 을 사용한 문제 해결 2
이번에는 락 획득을 시도하고 실패하면 이전과 같이 대기하는 것이 아니라 바로 포기하고 다음 로직으로 넘어가도록 작성해 보겠습니다.
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/**
* 계좌 클래스 (ReentrantLock 로 무한 대기 해결)
*/
public class AccountV4 {
private int balance;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public AccountV4() {
this.balance = 0;
}
/**
* 잔액 조회 메서드
* @return 처리 결과
*/
public int getBalance() {
String name = Thread.currentThread().getName();
lock.lock();
try {
System.out.println("[" + name + "] 잔액을 조회합니다. 잔액: " + this.balance);
return balance;
} finally {
lock.unlock();
}
}
/**
* 입금 메서드
* @param amount 입금할 금액
* @return 처리 결과
*/
public boolean deposit(int amount) {
String name = Thread.currentThread().getName();
if (!lock.tryLock()) { // 락 확보를 시도하고, 실패하면 반환한다.
System.out.println("[" + name + "] **실패** 이미 다른 스레드에서 작업입니다... ");
return false;
}
try {
System.out.println("[" + name + "] 입금을 시도합니다. 입금 전 잔액: " + this.balance);
Thread.sleep(1000L);
this.balance += amount;
System.out.println("[" + name + "] 입금이 완료되었습니다. 입금 후 잔액: " + this.balance);
return true;
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("[" + name + "] 입금에 실패했습니다");
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
/**
* 출금 메서드
* @param amount 출금할 금액
* @return 처리 결과
*/
public boolean withdraw(int amount) {
String name = Thread.currentThread().getName();
if (!lock.tryLock()) { // 락 확보를 시도하고, 실패하면 반환한다.
System.out.println("[" + name + "] **실패** 이미 다른 스레드에서 작업입니다... ");
return false;
}
try {
System.out.println("[" + name + "] 출금을 시도합니다. 출금 전 잔액: " + this.balance);
Thread.sleep(2000L);
if (this.balance < amount) {
System.out.println("[" + name + "] 잔액보다 많은 양을 출금할 수 없습니다.");
return false;
}
this.balance -= amount;
System.out.println("[" + name + "] 출금이 완료되었습니다. 출금 후 잔액: " + this.balance);
return true;
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("[" + name + "] 출금에 실패했습니다");
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
이 코드를 멀티 스레드 환경에서 실행해 보겠습니다.
락을 획득한 스레드에서만 입금을 시도하고, 락을 획득하지 못한 스레드는 바로 실패하여 다음 로직을 수행합니다.
정리
이처럼 ReentrantLock 은 synchronized 보다 유연한 락 제어를 가능하게 하며, 동시성 제어가 필요한 복잡한 시스템에서 매우 유용합니다. 하지만 단순한 경우에는 오히려 복잡성만 증가할 수 있으므로 synchronized 가 더 간결하고 좋은 선택일 수 있습니다.