[Spring] 쓰레드 동시성 문제와 ThreadLocal

쓰레드의 동시성(Concurrency)

싱글 코어에서 멀티스레드를 동작시키기 위한 방식으로, 멀티 태스킹을 위해 여러 개의 스레드가 '번갈아가면서' 실행되는 성질을 말한다. 그래서 이는 정말 물리적으로 동시에 동작하는 것은 아니다.

각각의 쓰레드는 위와같이 code, data, files 등을 공유하며, 독립적인 레지스터와 스택을 가지고 있다. 한 프로세스에 있는 스레드 들은 같은 address space에 있기 때문에 서로의 레지스터, 스택 간의 접근이 가능하다.

데이터 영역에는 전역변수와 정적변수가 해당된다.

동시성 문제

여러 쓰레드가 동시에 같은 인스턴스의 필드 값을 변경하면서 발생하는 문제를 동시성 문제라 한다. 이런 동시성 문제는 여러 쓰레드가 같은 인스턴스의 필드에 접근해야 하기 때문에 트래픽이 적은 상황에서는 확률상 잘 나타나지 않고, 트래픽이 점점 많아질 수 록 자주 발생한다.

특히 스프링 빈 처럼 싱글톤 객체의 필드를 변경하며 사용할 때 이러한 동시성 문제를 조심해야 한다.

• 이런 동시성 문제는 지역 변수에서는 발생하지 않는다. 지역 변수는 쓰레드마다 각각 다른 메모리 영역이 할당된다.
• 동시성 문제가 발생하는 곳은 같은 인스턴스의 필드(주로 싱글톤에서 자주 발생), 또는 static 같은 공용 필드에 접근할 때 발생한다.
• 동시성 문제는 값을 읽기만 하면 발생하지 않는다. 어디선가 값을 변경하기 때문에 발생한다.

 

ThreadLocal 로 동시성 문제를 해결

쓰레드 로컬은 해당 쓰레드만 접근할 수 있는 특별한 저장소를 말한다. 쓰레드 로컬을 사용하면 각 쓰레드마다 별도의 내부 저장소를 제공한다. 따라서 같은 인스턴스의 쓰레드 로컬 필드에 접근해도 문제 없다.

동일한 코드를 실행하는 데, 쓰레드1에서 실행할 경우 관련 값이 쓰레드1에 저장되고 쓰레드2에서 실행할 경우 쓰레드2에 저장된다

ThreadLocal 사용법

1. ThreadLocal 객체를 생성한다.
2. ThreadLocal.set() 메서드를 이용해서 현재 쓰레드의 로컬 변수에 값을 저장한다.
3. ThreadLocal.get() 메서드를 이용해서 현재 쓰레드의 로컬 변수 값을 읽어온다.
4. ThreadLocal.remove() 메서드를 이용해서 현재 쓰레드의 로컬 변수 값을 삭제한다.

 

기본 예제

@Slf4j
public class FieldService {

    private String nameStore;	// 동시성 이슈
    
    public String logic(String name) {
        log.info("저장 name={} -> nameStore={}", name, nameStore);
        nameStore = name;
        sleep(1000);
        log.info("조회 nameStore={}",nameStore);
        return nameStore;
    }
    private void sleep(int millis) {
        try {
        	Thread.sleep(millis);
        } catch (InterruptedException e) {
        	e.printStackTrace();
        }
    }
}

위와 같은 서비스 코드를 ThreadLocal 을 사용하여 문제를 해결하면 아래와 같다

@Slf4j
public class ThreadLocalService {

    private ThreadLocal<String> nameStore = new ThreadLocal<>();
    
    public String logic(String name) {
        log.info("저장 name={} -> nameStore={}", name, nameStore.get());
        nameStore.set(name);
        sleep(1000);
        log.info("조회 nameStore={}",nameStore.get());
        return nameStore.get();
    }
    private void sleep(int millis) {
        try {
        	Thread.sleep(millis);
        } catch (InterruptedException e) {
        	e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

• 쓰레드 로컬의 값을 사용 후 제거하지 않고 그냥 두면 WAS(톰캣)처럼 쓰레드 풀을 사용하는 경우에 심각한 문제가 발생할 수 있다.
  해당 쓰레드가 쓰레드 로컬을 모두 사용하고 나면 ThreadLocal.remove() 를 호출해서 쓰레드 로컬에 저장된 값을 제거해주어야 한다.

   

   

---

https://beststar-1.tistory.com/24
https://junghyun100.github.io/%ED%9E%99-%EC%8A%A4%ED%83%9D%EC%B0%A8%EC%9D%B4%EC%A0%90/
https://javacan.tistory.com/entry/ThreadLocalUsage