프로세스와 쓰레드

최근에 게임을 플레이하면서 동시에 노래를 듣고 싶어졌다. 그런데 음악을 틀면 게임이 끊기는 현상이 발생했다.

이 문제를 해결하려면 컴퓨터의 프로세스와 동시성에 대한 이해가 필요하다. 

프로세스와 동시성

컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 처리하기 위해 프로세스를 사용한다. 예를 들어, 게임을 실행하면 해당 게임은 하나의 프로세스로 실행되며, 사용자가 동시에 음악을 재생하면 음악 재생은 또 다른 프로세스로 처리된다. 이 두 프로세스는 독립적으로 메모리와 자원을 할당받아 각자의 작업을 수행한다.

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쓰레드와 동시성 프로그래밍

프로세스 내에서 여러 작업을 동시에 처리하고 싶을 때 쓰레드를 사용할 수 있다. 예를 들어, 게임 프로세스 내에서 화면 업데이트, 사용자 입력 처리, 사운드 재생 등의 작업을 각각 다른 쓰레드로 분리하여 동시에 처리할 수 있다. 이렇게 함으로써 각 작업은 서로 영향을 주지 않으면서 동시에 진행될 수 있다.

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쓰레드 사용 예시

게임 프로그램을 예시로 들어보자. 게임은 화면 표시를 담당하는 쓰레드, 사용자 입력을 처리하는 쓰레드, 그리고 사운드를 재생하는 쓰레드로 나눌 수 있다. 각각의 쓰레드는 자신의 작업을 병렬적으로 수행하면서 전체적으로는 게임이 부드럽게 진행된다.

class GameThread implements Runnable {
    public void run() {
        // 게임 화면 업데이트 및 렌더링
    }
}

class InputThread implements Runnable {
    public void run() {
        // 사용자 입력 처리
    }
}

class SoundThread implements Runnable {
    public void run() {
        // 사운드 재생
    }
}

public class GameMain {
    public static void main(String[] args) {
        // 각 쓰레드 생성
        Thread gameThread = new Thread(new GameThread());
        Thread inputThread = new Thread(new InputThread());
        Thread soundThread = new Thread(new SoundThread());

        // 쓰레드 시작
        gameThread.start();
        inputThread.start();
        soundThread.start();
    }
}

 

 

쓰레드와 동기화

여러 쓰레드가 공유 자원에 동시에 접근하는 경우, 동기화가 필요하다. 동기화를 통해 여러 쓰레드 간의 조율이 이루어지며, 데이터 일관성과 안전성을 보장할 수 있다. 특히 게임 개발과 같이 다수의 쓰레드가 게임 상태를 변경하려는 환경에서는 동기화가 중요한 역할을 한다.

동기화의 필요성

• 경쟁 상태 (Race Condition) 방지: 여러 쓰레드가 동시에 공유 자원을 수정하려 할 때, 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다. 동기화를 통해 이러한 경쟁 상태를 방지하고, 예측 가능한 동작을 보장할 수 있다.
• 데이터 일관성 유지: 여러 쓰레드가 동시에 공유 자원에 접근하면서 데이터 일관성이 깨질 수 있습니다. 동기화를 통해 한 쓰레드의 변경이 다른 쓰레드에 즉시 반영되도록 할 수 있다.
• 데드락과 교착상태 방지: 동기화는 여러 쓰레드 간의 상호 차단을 방지하고 교착상태를 예방할 수 있다.

프로세스와 동시성은 현대 컴퓨팅에서 중요한 개념이다. 예시로 게임과 음악 재생을 살펴봄으로써 각 프로세스 또는 쓰레드가 독립적으로 작업을 수행하면서 동시에 여러 작업을 처리하는 방법을 이해할 수 있다. 이러한 이해를 토대로 프로그램을 효율적으로 설계하고 개선할 수 있을 것 같다.