ConcurrentHashMap

 

* 다른 블로거들의 글들을 요약정리한 글입니다. 아래 url을 남겨놓았습니다. *

 

ConcurrentHashMap

 

ConcurrentHashMap을 알기 전에 Thread-Safe에 대해 알아보았다.

또한 JAVA에서 Thread-Safe를 고려해야 하는 상황에 대해 간단히 정리했다.

 

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Thread-Safe

동기화(Synchronize)라고 표현하기도 하며 어떠한 Class의 인스턴스가 여러 개의 Thread에서 동시 참조되고 해당 객체에 Operation이 발생해도 정합성을 유지해줄 때 Thread-Safe 하다라고 표현

• cf. 정합성 - 데이터가 서로 모순이 없이 일관되게 일치
• @ThreadSafe 어노테이션을 이용해 해당 Class가 Thread-Safe 함을 표시하기도 함.

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Java에서 Thread-Safe 고려해야 하는 경우

1. 스트링 빈(bean)
2. Cache
3. ConcurrentHashMap
4. StringBuffer
5. int를 thread-safe하게 사용

 

1. 스트링 빈(bean) : 인스턴트 멤버 변수가 있는 경우 스레드 세이프하지 않다.

set 메소드를 이용하면 변수가 바뀌는데, 다른 스레드 입장에서는 예상치 못한 변화로 문제를 일으킬 수 있음

-> 인스턴트 멤버 변수가 아닌 지역 변수를 사용하는 것을 권장

 

 

2. 동기화에 Cache도 고려하기. 직접 참조하지 않고, L1, L2 캐시를 참조하는 경우가 있기 때문에.

-> volatile로 해결.

 

Java volatile :

• Java 변수를 Main Memory에 저장하겠다는 것.
• (Read, Write를 CPU cache가 아닌, Main Memory에서 하는 것.)
• Cache를 사용하게 되면 Thread1이 계속 공유되는 변수 값을 증가시키더라도 Thread2의 캐시는 업데이트되지 않아서 값이 일치하지 않음.
• Read - Write의 값 일치는 보장하지만 여러 쓰레드가 Write 하는 경우는 보장할 수 없기에 synchronized 해야 함.
• 캐시를 사용하지 않기에 성능에 문제를 줄 수 있음.

또한, 인스턴스 변수를 변경하지 않는 메서드(단순히 읽거나 리턴하는)라고 하더라도 동기화 처리(synchronized) 해주지 않으면 동기화가 깨진다.

 

 

3. ConcurrentHashMap

• HashMap : 성능은 좋지만 Thread-safe하지 않다.
• Hashtable : 성능이 좋지 않지만 Thread-safe하다.

Hashtable은 method 전체에 synchronized 키워드를 사용 (메서드 전체가 임계 구역)

→ 누군가 put으로 lock을 획득 중이면, 다른 스레드는 get도 진입할 수 없다.

Thread-safe 하지만 멀티 쓰레드 환경에서는 느리다.

• ConcurrentHashMap : Hashtable보다 성능이 좋고 Thread-safe 하다.

get()에는 synchronized가 없고, put()의 중간에 synchronized가 있다. (메서드 전체가 임계 구역이지 않다.)

→ 읽기 작업에는 여러 Thread가 읽을 수 있지만, 쓰기 작업에는 특정 세그먼트 or 버킷에 대한 lock을 사용

검색 작업(get)은 lock이 이뤄지지 않으며 갱신작업(put)과 동시에 할 수 있기에 병목현상이 적다.

 

결론 : ConcurrentHashMap은 Thread-safe 하고 Hashtable보다 성능이 뛰어나다.

검색(get)은 검색 method가 호출되는 시점에, 가장 최신에 완료된 업데이트 작업의 결과가 반영된다.

 

 

4. StringBuffer

• String vs StringBuffer, StringBuilder

String은 immutable(불변)하고 StringBuffer와 StringBuilder는 mutable(가변)

• StringBuffer vs StringBuilder

StringBuffer는 멀티스레드 환경에서 synchronized 키워드가 가능하므로 동기화가 가능하다. (thread-safe) 

StringBuilder는 thread-safe하지 않다. 그러나 동기화를 고려하지 않기에 싱글 스레드에서 연산 (+ 등)이 빠르다.

 

 

5. int를 thread-safe 하게 사용

JAVA에서 동시성 문제를 해결하는 3가지 방법 :

(1. volatile - read/write만, 2. synchronized - 동시성 보장하나 비용이 큼, 3. Atomic Type)

 

int의 경우 Atomic은 AtomicInteger.

→ Atomic은 CAS(Compare And Swap) 방식에 기반하여 동기화 문제를 해결

CAS란 변수의 값을 변경하기 전에 기존에 가지고 있던 값이 내가 예상하던 값과 같을 경우에만 새로운 값으로 할당하는 방법

한 번에 단 하나의 스레드만 변수의 값을 변경할 수 있도록 한다.

 

 

참고 사이트

https://nesoy.github.io/articles/2018-06/Java-volatile

https://jeong-pro.tistory.com/227

https://siyoon210.tistory.com/140

https://doorisopen.github.io/developers-library/Java/2020-07-08-java-hashmap-and-thread-safe

https://jeong-pro.tistory.com/85