[JAVA 교육] Thread 쓰레드 / Generic 제네릭 / Collection framework

[JAVA 교육] Thread 쓰레드 / Generic 제네릭 / Collection framework

(*본 게시물은 본인이 교육을 통해서 배우는 내용을 정리하는 글입니다. 부족한 부분이 많으니 참고해주시기 바랍니다. 혹시 정확한 의미를 알고 싶으시거나, 틀린 내용에 대해 조언해주시고 싶은 분들께서는 댓글을 남겨주시면 최대한 빠르게 답변하겠습니다. 감사합니다.)

1. Thread 쓰레드
   1. 프로세스와 쓰레드 비교
      1. 프로세스
         1. 프로그램
         2. 보통 한 프로그램이 한 프로세스
         3. but, 한 프로그램이 여러 프로세스를 실행할 수도 있다.(ex. 크롬에서 각 탭이 각 프로세스)
      2. 쓰레드
         1. 최소실행단위
         2. 멀티쓰레드 가능(한 프로세스 안에서 여러 쓰레드가 실행)
         3. 프로세스 안의 실행 단위
   2. main 쓰레드
      1. main() 메서드를 실행
      2. 다른 thread를 생성하고 실행한다.
   3. 생성/실행
      1. 코드
         1. Runnable 인터페이스를 구현하는 방법.
            • class MyRunner implements Runnable {
                  public void run(){ }
              }
         2. Thread 클래스를 상속받아서 구현하는 방법.
            • class MyThread extends Thread {
                  public void run() {  }
              }
         3. Runnable 익명 객체(익명 클래스)를 이용하여 구현할 수도 있다.
         4. 만일, 구현해야할 함수가 1개라면 별도의 클래스를 만들지 않고 람다식으로 코드를 작성해도 된다.
            람다식은 별도의 클래스를 만들지 않고 아래와 같이 작성한다.
            • Thread thread = new Thread( () -> {
                  //쓰레드가 실행할 코드..
              } );
         5. run()
            1. run()함수에 쓰레드가 실행할 코드를 작성한다.
      2. 쓰레드 생성
         • ex1. Thread t1 = new Thread(runnable 객체);
         • ex2. Thread t2 = new MyThread();
         • 쓰레드를 구현할때는 Thread클래스를 상속받는거 보다 Runnable 인터페이스를 구현하는 것이 권장된다. 왜냐하면 Thread를 상속 받으면 다른 클래스를 상속 받을 수 없기 때문이다.
      3. 쓰레드 실행
         • ex. t1.start();
   4. 자바에서는 쓰레드 스케줄링 기법으로 우선순위(Priority)방식과 순환 할당(Round-Robin)방식을 사용한다.
      1. 우선순위가 높은 쓰레드를 먼저 수행하되, 우선순위가 동일하다면 순환 할당 방식으로 쓰레드를 실행한다.
      2. 순환 할당 방식은 시분할 방식이다. 각 쓰레드가 정해진 시간 만큼 수행되고 다시 대기 상태가 된다.
   5. 흐름도
      1. 기본 흐름도
         Runnable(대기)상태와 Running(실행)상태가 반복된다.
         
      2. Running상태에서 sleep()명령이 오면 TIME_WAITING상태에 들어갔다가 sleep 시간이 끝나면 Runnable 상태가 되었다가 순서가 오면 Running상태가 된다.
         
         
         
         
         • 여기서 동기화 문제가 발생한다. 쓰레드 1번이 공유객체 값을 100으로 설정하고 sleep 된 동안아 쓰레드 2번이 공유객체 값을 50으로 설정하면 쓰레드 1번은 sleep에서 돌아왔을때 공유객체의 값이 바뀌어 있다. 이를 동기화 문제라 한다.
         • 이를 해결하기 위해서 synchronized를 이용한다. 쓰레드가 synchronized된 공유객체를 참조하려하면 Lock pool에서 BLOCKED상태로 빠진다. Lock pool에서 lock flag를 획득하면 공유객체를 참조 할 수 있고 참조가 끝나면 lock flag를 반환한다.
           
         • 쓰레드가 공유객체의 lock flag를 획득한 상태에서 sleep명령을 받으면 lock flag를 그대로 가진 상태에서 TIME_WAITING 상태가 된다. 그래서 sleep 동안에 다른 쓰레드가 공유객체를 참조할 수 없다.
         • 실행중인 상태에서 wait() 함수가 수행되면 Wait pool에서 WAITING상태로 들어간다. 대기하다가 notify()함수가 수행되면 BLOCKED상태가 된 후 대기 상태가 된다.
           
   6. 쓰레드풀(or Bean Pool)
      1. 갑작스런 병렬 작업의 폭증으로 인한 쓰레드의 폭증을 막기 위해 사용한다.
      2. 쓰레드를 제한된 갯수로 정해 놓고 작업 큐에 들어오는 작업들을 하나씩 쓰레드가 맡아 처리한다.
      3. 작업 처리가 끝난 쓰레드는 다시 작업 큐에 돌아온다.
   7. Thread 클래스의 메서드
      1. yield()
         1. 실행 중에 우선순위가 동일한 다른 쓰레드에게 실행을 양보하고 실행 대기 상태가 된다.
         2. 다른 쓰레드가 종료될 때까지 기다린다는 보장은 없다.
      2. join()
         1. 다른 쓰레드의 종료를 기다린다.
         2. join()을 호출한 쓰레드의 종료가 될 때까지 대기한다.
         3. ex. ThreadA에서 ThreadB.join() 을 실행하면 ThreadA는 ThreadB가 종료 될 때까지 대기한다.
      3. wait()
         1. 동기화 메소드 또는 블록에서만 호출 가능한 Object의 메서드이다.(Thread의 메서드가 아니다.)
         2. wait()함수가 포함된 함수를 호출한 쓰레드를 일시정지 상태로 만든다.
         3. notify(), notifyAll() 함수에 의해 실행 대기 상태로 갈 수 있다.
      4. stop()
         1. 쓰레드를 즉시 종료시킨다.(run()메서드가 정상적으로 끝나지 않는다.)
         2. 위험한 종료 방법이다.
      5. interrupt()
         1. 쓰레드를 종료시킨다.
         2. 안전하게 run()메서드를 정상적으로 종료한다.)
2. Generic 제네릭
   1. 자바5부터 새로 추가되었다.
   2. Collection에서 널리 사용된다.
   3. 제네릭이 제공해주는 기능(이점)
      1. Type safety
         1. 컴파일 시에 강한 타입 체크를 할 수 있다.
         2. 객체를 리턴받을 때 형변환 하지 않아도 된다.
   4. 제네릭 타입
      1. 타입을 파라미터로 가지는 클래스와 인터페이스
      2. 선언 시 클래스 또는 인터페이스 이름 뒤에 "<>"를 붙인다.
      3. "<>" 사이에는 타입 파라미터 위치
      4. 제네릭 타입은 두개 이상의 타입 파라미터 사용 가능하다.
         1. ex. class<K, V, ... >, interface<K, V, ... >
   5. 제네릭 메서드
      1. 리턴 타입 앞에 "<>"기호를 추가하고 타입 파라미터를 기술한다.
   6. 와일드카드 타입
   7. 제네릭 타입의 상속과 구현
      1. 제네릭 타입을 부모 클래스로 사용할 경우 타입 파라미터는 자식 클래스에도 기술해야한다.
      2. 자식 클래스에는 추가적인 타칩 파라미터를 가질 수 있다.
      3. 인터페이스의 경우도 동일하다.
3. Collection framework
   1. Collection
      1. 특징 : 순서가 없다, 중복을 허용한다.
      2. Set
         1. 순서가 없고, 중복도 허용하지 않는다.
         2. 순서가 없어서 index를 사용하는 get, set을 지원하지 않는다.
         3. Set 인터페이스를 구현한 클래스
            1. HashSet
            2. TreeSet
               1. Comparable한 TreeSet은 값을 넣을 때 자동으로 정렬한다.
      3. List
         1. 순서가 있고, 중복을 허용한다.
         2. List 인터페이스를 구현한 클래스
            1. ArrayList
            2. LinkedList
            3. Vector - Thread safe
               1. synchronized 되어 있다는 것. 그래서 싱글쓰레드에서는 성능이 떨어지니까 사용 안한다.
   2. Map
      1. Key와 Value의 쌍으로 구성된다.
      2. Map 인터페이스를 구현한 클래스
         1. HashMap
         2. Hashtable
         3. TreeMap
         4. Properties
      3. Key는 unique해야한다. = 중복이 되면 안된다.
   3. 데이터 정렬
      1. Comparable
         1. CompareTo() 스스로 다른 객체와 비교가 가능
            1. 디폴트 비교 규칙을 정할 때 사용한다.
      2. Comparator
         1. Compare() 두 객체를 비교
            1. 부가적인 비교 규칙을 정할 때 사용한다.
         2. CompareTo() 이외의 다른 비교 규칙을 만들고 싶을때, Comparator 인터페이스를 구현한 별도의 비교기 클래스를 만들어서 정렬할 수 있다.
            1. ex. Set<NameCard> cardList2 = new TreeSet<>(new NameCardComparator());
            2. NameCardComparator라는 비교기 클래스를 별도로 만들어서 저렇게 인자로 넣어준다.