JMM(Java Memory Model)이 개발자에게 미치는 영향

JMM(Java Memory Model)은 Java 프로그램이 컴퓨터 메모리와 상호 작용하는 방식과 스레드가 공유 변수를 통해 통신하는 방식에 대한 규칙과 지침을 정의합니다. 이는 멀티스레드 Java 애플리케이션에서 적절한 동기화 및 스레드 안전성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.


Java 메모리 모델의 주요 개념:

공유 메모리:
Java 애플리케이션의 모든 스레드는 모든 스레드에 액세스할 수 있는 변수를 포함하는 동일한 기본 메모리를 공유합니다.

스레드별 메모리:
각 스레드에는 캐시 또는 공유 메모리의 변수 복사본을 포함하여 자체 로컬 메모리가 있습니다.

가시성:
한 스레드에서 공유 변수에 대한 변경 사항은 로컬 캐싱으로 인해 다른 스레드에 즉시 표시되지 않을 수 있습니다.

원자성:
32비트 또는 64비트 변수 읽기 또는 쓰기와 같은 특정 작업은 원자성이 보장됩니다. 그러나 변수 증가와 같은 복합 연산은 원자적이지 않을 수 있습니다.

순서:
한 스레드의 소스 코드에 작업이 나타나는 순서는 특히 여러 스레드에서 실행되는 순서와 다를 수 있습니다.


스레드 안전성 보장:

동기화:
synchronized 키워드와 java.util.concurrent 유틸리티를 사용하여 공유 리소스에 대한 액세스를 동기화할 수 있습니다. 동기화된 블록은 사전 발생 관계를 설정하여 한 스레드의 변경 사항이 다른 스레드에 표시되도록 합니다.

휘발성 키워드:
'휘발성' 키워드는 변수의 값이 항상 주 메모리에서 읽고 쓰도록 보장하여 스레드 로컬 캐싱을 방지합니다. 이는 간단한 플래그나 상태 변수에 유용합니다.

private volatile boolean flag = false;

 

잠금 장치 및 모니터:
java.util.concurrent.locks 패키지의 명시적 잠금을 사용하여 코드의 중요 섹션에 대한 액세스를 제어할 수 있습니다.

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void someMethod() {
    lock.lock();
    try {
        // Critical section
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

개발자에게 미치는 영향:

가시성 문제:
개발자는 한 스레드에서 변경한 내용이 다른 스레드에 즉시 표시되지 않을 수 있다는 점을 알고 있어야 합니다. 가시성을 보장하려면 적절한 동기화 메커니즘을 사용해야 합니다.

원자성 문제:
개발자는 경쟁 조건을 피하고 필요한 경우 원자성을 보장하기 위해 동기화 메커니즘을 신중하게 선택해야 합니다.

메모리 장벽 및 재정렬:
개발자는 메모리 장벽의 개념과 명령어 재정렬의 가능성을 이해해야 합니다. 적절한 동기화는 사전 발생 관계를 보장합니다.

휘발성 사용법:
개발자는 적절한 가시성을 보장하기 위해 스레드 간에 공유되는 변수에 대해 '휘발성' 키워드를 신중하게 사용해야 합니다.

동시성 유틸리티:
java.util.concurrent의 클래스를 활용하면 개발자가 더 높은 수준의 추상화로 스레드로부터 안전한 코드를 작성하여 낮은 수준의 동기화 오류 위험을 줄일 수 있습니다.

테스트 및 디버깅:
동시성 문제를 식별하고 해결하려면 철저한 테스트와 디버깅이 필수적입니다. 스레드 덤프, 프로파일러, 코드 분석 도구와 같은 도구가 도움이 될 수 있습니다.

교착상태 방지:
개발자는 스레드가 무기한으로 서로를 기다리는 교착 상태 상황을 피하기 위해 주의해야 합니다. 적절하게 설계된 잠금 계층 구조와 잠금 시간 초과는 교착 상태를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.


정확하고 효율적인 멀티스레드 Java 애플리케이션을 작성하려면 Java 메모리 모델을 이해하고 적절한 동기화 전략을 채택하는 것이 중요합니다. 개발자는 공유 메모리의 의미를 인식하고 동기화 메커니즘을 사용하여 스레드 안전을 보장하고 동시 프로그래밍에서 일반적인 함정을 피해야 합니다.