|
| 1 | +# Concurrency Example |
| 2 | +keyword: 암시적 락, 명시적 락, 낙관적 락, 비관적 락, Synchronized, volatile, ReentrantLock, StampedLock, Atomic, CAS Algorithm, Future, ExecutorService, completableFuture, ForkJoinPool, ConcurrentHashMap, Semaphore |
| 3 | + |
| 4 | +<br/> |
| 5 | + |
| 6 | +java에서 동시성을 제어하기 위한 3개의 예시를 다룹니다. |
| 7 | + |
| 8 | +<br/> |
| 9 | +<br/> |
| 10 | + |
| 11 | +## 간단한 Counter 예제 |
| 12 | +increase 호출시 count 값을 1씩 증가시키는 Counter 클래스를 동시에 접근하는 방법에 대해 다룹니다. |
| 13 | + |
| 14 | +Counter Class |
| 15 | +```java |
| 16 | +public class Counter { |
| 17 | + private static final int DELAY_TIME = 50; |
| 18 | + private int count; |
| 19 | + |
| 20 | + public int increase() { |
| 21 | + delay(DELAY_TIME); |
| 22 | + return count++; |
| 23 | + } |
| 24 | +} |
| 25 | +``` |
| 26 | + |
| 27 | +실패하는 경우 |
| 28 | +```java |
| 29 | +@Test |
| 30 | +void originalTest_Fail() throws Exception { |
| 31 | + int loop = 100; |
| 32 | + executorService = Executors.newFixedThreadPool(loop); |
| 33 | + |
| 34 | + for (int i = 0; i < loop; i++) { |
| 35 | + executorService.execute(() -> counter.increase()); |
| 36 | + } |
| 37 | + executorService.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS); |
| 38 | + |
| 39 | + Assertions.assertThat(counter.getCount()).isNotEqualTo(loop); |
| 40 | +} |
| 41 | +``` |
| 42 | + |
| 43 | +성공하는 경우 (Synchronized 사용) |
| 44 | +```java |
| 45 | +@Test |
| 46 | +void synchronizedTest_Success() throws Exception { |
| 47 | + int loop = 100; |
| 48 | + executorService = Executors.newFixedThreadPool(loop); |
| 49 | + |
| 50 | + for (int i = 0; i < loop; i++) { |
| 51 | + executorService.execute(() -> synchronizedIncrease()); |
| 52 | + } |
| 53 | + executorService.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS); |
| 54 | + |
| 55 | + Assertions.assertThat(counter.getCount()).isEqualTo(loop); |
| 56 | +} |
| 57 | + |
| 58 | +// or use this method |
| 59 | +synchronized void synchronizedIncrease() { |
| 60 | + counter.increase(); |
| 61 | +} |
| 62 | +``` |
| 63 | + |
| 64 | +## 선착순 이벤트 예제 |
| 65 | +선착순 n명에게 엄청난 선물을 주는 예제입니다. 동시성 이슈로 중복 당첨자가 발생하면 손해가 막심하겠네요. |
| 66 | +그리고 분명 당첨되었다고 나왔는데, 전산오류여서 취소됬다고 하면 기분이 정말 안좋겠습니다. |
| 67 | + |
| 68 | +Prizes Class - 선착순으로 당첨된 사람들을 기록합니다. |
| 69 | +```java |
| 70 | +public class Prizes { |
| 71 | + private final List<String> winners; |
| 72 | + private int maxWinners; |
| 73 | + |
| 74 | + public Prizes(List<String> winners) { |
| 75 | + this.winners = winners; |
| 76 | + } |
| 77 | + |
| 78 | + public void init(int maxWinners) { |
| 79 | + Assert.isTrue(maxWinners >= 0, "최대 당첨 인원은 음수가 될 수 없습니다."); |
| 80 | + this.maxWinners = maxWinners; |
| 81 | + } |
| 82 | +} |
| 83 | +``` |
| 84 | + |
| 85 | +실패하는 경우 - 반드시 서버(Prizes Class)에 기록된 당첨자와, 당첨됬다고 통지받은 클라이언트 리스트가 둘다 정상인지 확인해봐야합니다. Prizes Class는 동시성이슈로 덮어쓰기 되었을 수 있습니다. |
| 86 | +```java |
| 87 | +@Test |
| 88 | +void 천명이동시에도전_그중10명이당첨_실패() throws Exception { |
| 89 | + final int maxWinners = 10; |
| 90 | + final int threadCount = 1000; |
| 91 | + executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount); |
| 92 | + prizes.init(maxWinners); |
| 93 | + final List<String> winners = new ArrayList<>(); |
| 94 | + |
| 95 | + for (int i = 0; i < threadCount; i++) { |
| 96 | + final int num = i; |
| 97 | + executorService.execute(() -> { |
| 98 | + if (tryToWin(num)) winners.add(String.valueOf(num)); |
| 99 | + }); |
| 100 | + } |
| 101 | + executorService.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS); |
| 102 | + |
| 103 | + Assertions.assertThat(prizes.getCountWinners()).isEqualTo(maxWinners); |
| 104 | + Assertions.assertThat(winners.size()).isNotEqualTo(maxWinners); |
| 105 | +} |
| 106 | +``` |
| 107 | + |
| 108 | +성공하는 경우 (ReentrantLock 사용) |
| 109 | +```java |
| 110 | +@Test |
| 111 | +void 천명이동시에도전_그중10명이당첨_reentrantLock_성공() throws Exception { |
| 112 | + final Lock lock = new ReentrantLock(); |
| 113 | + final int maxWinners = 10; |
| 114 | + final int threadCount = 1000; |
| 115 | + executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount); |
| 116 | + prizes.init(maxWinners); |
| 117 | + final List<String> winners = new ArrayList<>(); |
| 118 | + |
| 119 | + for (int i = 0; i < threadCount; i++) { |
| 120 | + final int num = i; |
| 121 | + executorService.execute(() -> { |
| 122 | + lock.lock(); |
| 123 | + try { |
| 124 | + if (tryToWin(num)) |
| 125 | + winners.add(String.valueOf(num)); |
| 126 | + } finally { |
| 127 | + lock.unlock(); |
| 128 | + } |
| 129 | + }); |
| 130 | + } |
| 131 | + executorService.awaitTermination(TIME_OUT, TimeUnit.SECONDS); |
| 132 | + |
| 133 | + Assertions.assertThat(prizes.getCountWinners()).isEqualTo(maxWinners); |
| 134 | + Assertions.assertThat(winners).hasSize(maxWinners); |
| 135 | +} |
| 136 | +``` |
| 137 | + |
| 138 | +## 게시글 조회수 (with JPA) |
| 139 | +JPA가 관리하는 Entity도 자바 락을 사용할 수 있을까요? |
| 140 | + |
| 141 | +### 테스트 코드 |
| 142 | +아래 테스트코드가 성공하길 기대합니다. |
| 143 | + |
| 144 | +```java |
| 145 | +@SpringBootTest |
| 146 | +class BoardServiceTest { |
| 147 | + @Autowired |
| 148 | + private BoardService boardService; |
| 149 | + private static final int TIME_OUT = 5; |
| 150 | + |
| 151 | + @Test |
| 152 | + void 백명이동시에조회_예상조회수100_성공() throws Exception { |
| 153 | + final Long boardId = 1L; |
| 154 | + final int threadCount = 100; |
| 155 | + ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(threadCount); |
| 156 | + 게시글생성요청_생성(); |
| 157 | + |
| 158 | + for (int i = 0; i < threadCount; i++) { |
| 159 | + service.execute(() -> boardService.getBoard(boardId)); |
| 160 | + } |
| 161 | + service.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS); |
| 162 | + final Board board = boardService.getBoard(boardId); |
| 163 | + |
| 164 | + Assertions.assertThat(board.getCount()).isEqualTo(101); |
| 165 | + } |
| 166 | + |
| 167 | + private void 게시글생성요청_생성() { |
| 168 | + final BoardRequest request = new BoardRequest("테스트게시글", "테스트내용123"); |
| 169 | + boardService.write(request); |
| 170 | + } |
| 171 | +} |
| 172 | +``` |
| 173 | + |
| 174 | +### 실패하는 경우 |
| 175 | +트랜잭션으로 관리되는 객체(Entity)의 상태가 전부(Java변수, Persistence 객체, 외부 DB) 동일하게 관리되야 때문에, JVM LEVEL에서만 부여한 Lock은 효과를 보지 못합니다. |
| 176 | + |
| 177 | +```java |
| 178 | +@GetMapping("/{id}") |
| 179 | +@Transactional |
| 180 | +public Board getBoard(@PathVariable("id") final Long id) { |
| 181 | + final Board board = boardRepository.findById(id) |
| 182 | + .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("id에 해당하는 게시글이 없습니다.")); |
| 183 | + |
| 184 | + lock.lock(); |
| 185 | + try { |
| 186 | + board.increaseViewCount(); |
| 187 | + boardRepository.save(board); |
| 188 | + } finally { |
| 189 | + lock.unlock(); |
| 190 | + } |
| 191 | + |
| 192 | + return board; |
| 193 | +} |
| 194 | +``` |
| 195 | + |
| 196 | + |
| 197 | +### 성공하는 경우 |
| 198 | +select for update |
| 199 | +```java |
| 200 | +@Repository |
| 201 | +public interface BoardRepository extends JpaRepository<Board, Long> { |
| 202 | + @Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) |
| 203 | + Optional<Board> findById(Long id); |
| 204 | +} |
| 205 | +``` |
| 206 | + |
| 207 | +### 상태가 변경되는 경우를 예외로 처리하기 |
| 208 | +Entity에 Version을 부여해서 최신버전이 아닌경우 예외를 발생시키는 구조입니다. version은 JPA에 의해서 관리되며 상태변화에 맞춰 증가하게 됩니다. |
| 209 | + |
| 210 | +```java |
| 211 | + |
| 212 | +@Entity |
| 213 | +@Table(name = "boards") |
| 214 | +@Getter |
| 215 | +@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED) |
| 216 | +public class Board { |
| 217 | + @Id |
| 218 | + @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY) |
| 219 | + private Long id; |
| 220 | + private String title; |
| 221 | + private String content; |
| 222 | + private int count; |
| 223 | + |
| 224 | + @Version |
| 225 | + private int version; |
| 226 | +} |
| 227 | +``` |
| 228 | + |
| 229 | + |
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