[ OS ] 동시성 컬렉션(Concurrent Collection)

동시성 컬렉션(Concurrent Collections)이란?

동시성 문제는 멀티 스레드가 동시에 접근할 때 예기치 못한 결과를 얻는 문제를 말한다. 이 문제를 해결하기 위해 synchronized 키워드로 Lock을 걸어 한 쓰레드씩 접근하도록 한다.

Java의 컬렉션에는 synchronized 키워드를 사용한 자료구조들이 있다. Vector, HashTable, Collections.synchronized___() 같은 것들이 대표적이다.

synchronized을 사용한 컬렉션은 다음과 같은 문제점이 있다.

• 성능 : 쓰레드 한개 씩 접근하니 성능이 저하.
• put-if-absent : 데이터가 없는 경우에만 put작업을 할 때 다른 쓰레드가 끼어 들 수 있어서 안전하지 못함.

• 1번 쓰레드가 데이터가 있는지 확인. 작업종료.
• 2번 쓰레드가 작업시작.
• 1번 쓰레드는 데이터 put 작업 못하고 기다리게 됨. 이건 대기의 문제로 끝날게 아니다. 만약 1번 쓰레드가 넣을 데이터를 대기하는 중에 다른 쓰레드가 넣었다면? 1번 쓰레드는 작업 권한을 얻으면 데이터를 추가하겠지만 원하는 결과는 아닐 것 이다.

위와 같은 문제들을 Concurrent Collections으로 해결 할 수 있다.

Concurrent Collections은 synchronized와 달리 lock striping같은 좀 더 세분화된 락을 사용하여 여러 쓰레드가 동시 접근을 가능하게 한다.

단점은 clear()와 같이 전체 데이터를 독점적으로 사용해야할 경우, 단일 락을 사용할 때보다 동기화 시키기도 어렵고 자원도 많이 소모하게 된다. 또한, size(), isEmpty()같은 연산이 최신값을 반환하지 못할 수도 있다.

종류

• List : CopyOnWriteArrayList
• Map : ConcurrentMap, ConcurrentHashMap
• Set : CopyOnWriteArraySet
• SortedMap : ConcurrentSkipListMap
• SortedSet : ConcurrentSkipListSet
• Queue : ConcurrentLinkedQueue

CopyOnWrite?

컬렉션의 데이터를 변경하는 작업 시 내부적으로 복사본을 하나 더 만들어 작업하는 방식이다.

• iterate 중에 add/remove를 수행하면

• 비동기화 컬렉션의 경우에는 ConcurrentModificationException
• 동기화 컬렉션의 경우 락을 걸어 쓰레드가 동시접근 할 수 없다.

CopyOnWrite은 iterate 중에 add/remove 수행하면 동일한 데이터 복사본을 만들어서 add/remove 작업을 한다. iterate는 원본 데이터로 하고 있고 작업이 끝나면 사라지고 add/remove 작업을 한 복사본이 최종적으로 남는다.

복사본을 만들어 작업하는 만큼 성능이슈가 있을 수 있다. 따라서 크기가 작고, 읽기 작업이 많을 때 사용하기 좋으며 추가, 삭제 작업이 많다면 성능이 떨어진다.