운영체제: 프로세스 동기화 - 모니터

동기화 문제를 해결하기 위해 세마포어 외에 고수준인 모니터라는 방식이 있다. 운영체제에서는 mutex를 제공하지만 자바에서는 모니터를 활용하여 동기화에 대한 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 모니터 방식은 synchronized를 통해 사용할 수 있다.

 

 자바에서 세모포어 객체를 사용할 경우, 초기에 접근할 수 있는 쓰레드의 수를 적절히 지정해주고 이를 판단하여 acquire, release하여야 한다. 하지만 synchroronized를 사용하면 보다 간편하게 동기화를 처리할 수 있다.

 

BankAccount Problem (USE synchronized)

class BankAccount {
    int balance;
    boolean p_turn = true;
    synchronized void deposit(int amount) {
        int temp = balance + amount;
        System.out.print("+");
        balance = temp;
        notify();
        p_turn = false;
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {}
    }
    synchronized void withdraw(int amount) {
        while (p_turn)
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {}
        int temp = balance - amount;
        System.out.print("-");
        balance = temp;
        notify();
        p_turn = true;
    }
    int getBalance() {
        return balance;
    }
}

class Parent extends Thread {
    BankAccount b;
    int count;

    Parent(BankAccount b, int count) {
        this.b = b;
        this.count = count;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < count; i++)
            b.deposit(1);
    }
}

class Child extends Thread {
    BankAccount b;
    int count;

    Child(BankAccount b, int count) {
        this.b = b;
        this.count = count;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < count; i++)
            b.withdraw(1);
    }
}

class Test {
    static final int MAX = 100;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BankAccount b = new BankAccount();
        Parent p = new Parent(b, MAX);
        Child c = new Child(b, MAX);
        p.start();
        c.start();
        p.join();
        c.join();
        System.out.println( "\nbalance = " + b.getBalance());
    }
}

 세모포어를 통해 해결 하였던 은행 계좌 문제를 synchronized를 사용하여서 쉽게 해결할 수 있다. 임계 구역에 해당 하는 deposit, withdraw에 synchrozined를 붙이게 되면 임계 구역에 동시에 접근하는 문제를 발생시키지 않는다.

 synchronized는 wait(), notify() 메소드를 사용할 수 있다. 각각의 역할은 특정 스레드가 wait() 메소드를 호출하면, 다른 쓰레드로 부터 notify() 될 때까지 쓰레드는 대기상태가 된다. 이를 임계 구역에 활용하면, 각 쓰레드에 대한 실행 순서도 보장할 수 있다.