원자적 연산 (atomic operation)

• 단일해서 더 이상 잘게 쪼갤 수 없는 연산(operation)

• 어떤 연산의 결과가 외부의 간섭에 관계없이(명령이 실행되다가 중단되는 경우) 전체가 완료되든지 전혀 실행되지 않은 상태로만 나타남 (All or Nothing)

• 변수를 수정하는 일?

  1. 변수 값을 읽고
  2. 변수에 새로운 값을 쓰고
  3. 업데이트된 값을 저장

  → 각 단계 사이에 시간적 텀이 발생

  → 병렬 또는 동시적으로 실행될 때 공유되는 변수에 대해 변경사항이 덮어씌워질 수 있음

  (동시성 오류)

  → 공유된 이 변수는 임계영역(critical section)

원자성 위반

• 임계영역에 2개 이상의 스레드가 접근하여 공유된 자원에 대한 변경사항이 유실되는 경우
• 동기화 메커니즘: 공유된 자원이 각 스레드가 동일하게 읽고 쓸 수 있게 하는 방법

  • 스레드 한정(제한)

    • 코루틴이 단일 스레드에서만 동작하도록 (newSingleThreadContext())
    • actor

      • = 코루틴 + 채널

      • 송신자(producer) - 수신자(consumer) 모델

        • 수신자 구현: 특정 CoroutineContext로 실행 가능

          val consumer = actor<T>(CoroutineContext) {
          	// implement for consumer
          }
          

        • 송신자 구현: 수신자와 다르게 코루틴에서 실행 가능

          async(CommonPool) {
          	consumer.send()   // call consumer as producer
          }
          

      • actor를 스레드 한정(제한)과 같이 사용하면 좋음

        • actor는 특정 스레드 풀에서 실행할 수 있도록 CorutineContext를 지정할 수 있으므로, newSingleThreadContext()를 사용하면 스레드 한정 기법을 이용할 수 있음

      • 그 밖에 액터에 대한 추가 팁

        • Buffered actor: capacity 매개변수를 빌더에 전달하여 구현 가능
        • CoroutineContext 지정 가능
          • 앞선 예제에서는 스레드 한정을 보여주기 위해 newSingleThreadContext()를 전달했지만, newFixedThreadPoolContext() 등 자유롭게 지정 가능
        • CoroutineStart: 액터의 동작 방식 변경 가능

  • 상호배제 (MUTual EXclusion):

    • 한 번에 하나의 코루틴만 코드 블록을 실행할 수 있도록 하는 동기화 메커니즘
    • Java의 synchronized
    • Kotlin의 Mutext: Non-blocking synchronized

  • volatile 변수

    

    • JVM 스레드 캐시
    • 스레드에 대해 변수의 가시성(visibility)을 보장

      • 아래 2가지 조건을 만족할 경우 사용 가능

        • 변수 값의 변경은 현재 상태에 의존하지 않는다.
        • 휘발성 변수는 다른 변수에 의존하지 않으며, 다른 변수도 휘발성 변수에 의존하지 않는다.

      • 공유 자원에 대해 한 스레드에서는 쓰기만 하고, 다른 스레드에서 읽기만 할 때 적합

      • 2개 이상의 스레드가 동시에 공유 자원에 대한 읽기, 쓰기를 모두 할 경우 부적합

        ex) a 변수를 1 스레드와 2 스레드가 모두 0으로 읽은 상태에서, 각각 +1을 경우 결국 메인 메모리에 저장되는 a 변수의 값은 1

      • 성능 저하 이슈

        • 캐시 사용 안함
        • JVM Instruction Reordering 불가능

  • atomic 데이터 타입

    • JVM 레벨에서 제공하는 메모리 차원에서의 원자성 회피 방법