Mutex와 Semaphore

Mutex

• 동시 프로그래밍에서 공유 불가능한 자원의 동시 사용을 피하기 위해 사용하는 알고리즘
• 임계구역(Critical Section)을 가진 스레드들의 실행시간(Running Time)이 서로 겹치지 않고 각각 단독으로 실행(상호배제_Mutual Exclution)되도록 하는 기술
• 한 프로세스에 의해 소유될 수 있는 Key를 기반으로 한 상호배제 기법
  • Key에 해당하는 어떤 객체(Object)가 있으며, 이 객체를 소유한 스레드/프로세스만이 공유자원에 접근할 수 있다.

여기서 설명하는 Key를 소유한다는게 Java로 따지면 Lock을 얻는 것이라고 할 수 있을 듯…

synchronized키워드를 사용하는 것이 Mutex 알고리즘을 사용하는 것이다.

ReentrantLock은 자바에서 락을 명시적으로 획득하고 해제하는 Mutex를 이용하는 고급 동기화 도구이다.

Semaphore

Semaphore는 특정 자원에 대해 동시에 여러 쓰레드가 접근할 수 있도록 하는 메커니즘. Semaphore는 내부적으로 **카운터(공통으로 관리하는 하나의 값)**를 사용하여 몇 개의 쓰레드가 동시에 자원에 접근할 수 있을지를 제어한다.

• Semaphore(n): 최대 n개의 쓰레드가 동시에 자원에 접근할 수 있습니다. 쓰레드가 자원에 접근할 때마다 카운터를 감소시키고, 자원을 해제할 때마다 카운터를 증가시킨다.
• 쓰레드가 자원에 접근하려고 할 때 카운터가 0이면, 쓰레드는 자원을 사용할 수 있을 때까지 대기하게 된다.

Semaphore와 관련된 Java 도구

Semaphore 클래스:

• Java에서는 Semaphore 클래스를 통해 여러 쓰레드가 동시에 자원에 접근할 수 있도록 관리할 수 있다.
• 카운팅 세마포어의 일종으로, 기본적으로 카운터를 통해 쓰레드의 접근을 관리한다.

Semaphore에서 설정한 스레드 안에서는 동시성이 보장이 되는가?

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
    MyRunnable myRunnable = new MyRunnable(semaphore);

    for (int i = 1; i <= 2; i++) {
        Thread t = new Thread(myRunnable, "Thread-" + i);
        t.start();
    }
    Thread.sleep(5000);
    System.out.println("myRunnable = " + myRunnable.count);

}

static class MyRunnable implements Runnable {

    private final Semaphore semaphore;

    int count = 0;

    public MyRunnable(Semaphore semaphore) {
        this.semaphore = semaphore;
    }

    @Override
    public void run() {

        System.out.println("실행 시작");
        try {
            semaphore.acquire();

            for (int i = 1; i <= 100; i++) {
                count += i;
                Thread.sleep(10);
            }
            semaphore.release();

        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

위처럼 어떤 공유자원에 대해 Semaphore 안에서 동시성이 보장이 안되는 것을 확인하였다.

new Semaphore(2);처럼 해줬을 때 값이 제대로 나오는 것을 확인하였다.

 

Mutex와 Semaphore의 차이

https://worthpreading.tistory.com/90