[컴퓨터구조] 싱글 스레드, 멀티 스레드의 특징 및 차이

목차
1. 스레드(Thread)란?
2. 싱글 스레드(Single Thread)란?
3. 멀티스레드(Multi Thread)란?
4. 싱글스레드와 멀티스레드의 차이점
5. 멀티스레드의 장단점
6. 멀티스레드 프로그래밍의 주의사항
7. 멀티스레드 예시 : 병렬처리, 동시성, 비동기 프로그래밍 등
8. 멀티스레드 관련 용어: 동기화,뮤텍스,세마포어,데드락 등

 

 

1. 스레드(Thread)란 ?

스레드란, 프로그램 내에서 실행되는 흐름의 단위를 의미합니다.

보통 프로그램은 하나의 메인 스레드를 가지고 있지만, 스레드를 사용하면, 여러 개의 스레드를 생성하여 동시에 실행할 수 있습니다.

예를 들어, 웹 브라우저에서 여러 개의 탭을 열고 각각의 탭에서 동시에 여러 작업을 수행한다면, 각각의 탭마다 스레드가 생성되어 작업을 처리할 것입니다. 이렇게 스레드를 사용하면, 여러 작업을 동시에 처리하여 전체적인 실행 시간을 단축 시킬 수있습니다. 또한, 스레드는 프로그램의 성능을 향상시키는 데에 큰 역할을 합니다. 하지만, 스레드를 사용할 때에는 주의할점이 있습니다. 스레드를 동시에 실행하다 보면, 서로 다른 스레드에서 동시에 같은 자원에 접근할 수 있는 문제가 발생하는데, 이를 방지하기 위해 스레드간의 동기화(Synchronization) 작업이 필요합니다.

 

 

 

2. 싱글 스레드(Single Thread)란?

싱글 스레드(Single Thread)란, 프로그램의 하나의 스레드만 사용하는 것을 의미합니다. 즉, 하나의 작업을 처리할 때에는 하나의 스레드만 사용하여 순차적으로 작업을 수행합니다. 싱글 스레드는 구현이 쉽고, 프로그램의 동작이 예측가능하다는 장점이 있습니다. 하지만, 여러 작업을 동시에 처리할 수 없기 때문에, 전체적인 실행 시간이 느려질 수 있습니다. 또한, 하나의 작업이 끝나기 전에 다른 작업을 수행할 수 없기 때문에, 응답성이 떨어질 수 있습니다. 예를 들어, 웹 브라우저에서 싱글 스레드로 구현되어 있다면, 한 번에 하나의 탭에서만 작업을 수행할 수 있습니다. 따라서, 다른 탭에서 작업을 수행하고자 한다면, 기존의 작업이 모두 끝나기를 기다려야 합니다.

 

 

 

3. 멀티 스레드(Multi Thread)란?

멀티 스레드

멀티 스레드란, 하나의 프로그램에서 여러 개의 스레드를 동시에 사용하는 것을 의미합니다. 즉, 여러 작업을 분리하여 각각의 스레드에서 동시에 처리할 수 있습니다. 멀티스레드는 각 스레드가 독립적으로 작업을 처리하기 때문에, 전체적인 실행시간을 줄이고, 응답성을 높일 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 여러 개의 스레드를 사용하여 여러 작업을 동시에 처리할 수 있기 때문에, 대규모 프로그램에서 효율적으로 작업을 처리할 수 있습니다. 하지만, 멀티스레드는 스레드 간의 동기화 문제가 발생할 수 있다는 단점이 있습니다. 서로 다른 스레드에서 동시에 같은 자원에 접근할 경우 문제가 발생할 수 있으므로, 스레드 간의 동기화 작업이 필요합니다. 또한, 스레드의 개수가 많아질수록, 스레드 간의 경쟁이 발생하여 프로그램의 성능이 저하될수도 있습니다. 예를 들어, 웹 서버에서 멀티스레드로 구현되어 있다면, 여러 클라이언트의 요청을 동시에 처리 할 수있습니다. 각각의 클라이언트 요청은 각각의 스레드에서 처리되며, 전체적인 응답성과 처리량을 높일 수 있다는 장점이 있습니다.

 

 

 

4. 싱글 스레드와 멀티 스레드의 차이점

 

싱글 스레드와 멀티 스레드의 가장 큰 차이점은 작업 처리 방식입니다. 싱글 스레드는 하나의 스레드만 사용해서, 순차적으로 작업을 처리합니다. 따라서, 여러 작업을 동시에 처리할 수 없고, 전체적인 실행 시간이 느려질 수 있으며, 응답성이 떨어질 수 있습니다. 반면, 멀티스레드는 여러 개의 스레드를 동시에 사용하여 각각의 스레드에서 작업을 처리합니다. 따라서, 전체적인 실행 시간을 줄이고 응답성을 높일 수 있으며, 여러 작업을 동시에 처리할 수 있습니다. 하지만, 스레드 간의 동기화 문제가 발생할 수 있으며, 스레드의 개수가 많아질 수록, 성능이 저하될 수 있습니다.

싱글 스레드 vs 멀티 스레드

 

 

 

5. 멀티스레드의 장단점

 

먼저, 멀티 스레드의 장점은 아래와 같습니다.

1. 전체적인 실행 시간을 줄일 수 있습니다.

멀티스레드는 여러 개의 스레드를 사용하여 각각의 스레드에서 작업을 처리하기 때문에, 전체적인 실행 시간을 줄일 수 있습니다.

 

2. 응답성이 높아집니다. 여러 개의 스레드를 사용하여 여러 작업을 동시에 처리할 수 있어, 응답성이 높아집니다.

 

3. 대규모 프로그램에서 효율적입니다. 여러 개의 스레드를 사용해서, 병렬적으로 작업을 처리할 수 있기때문에, 대규모 프로그램에서 효율적으로 작업을 처리할 수 있습니다.

 

하지만, 멀티스레드에서의 단점도 존재합니다.

 

첫번째로, 스레드 간의 동기화 문제가 발생할 수 있습니다. 서로 다른 스레드에서 동시에 같은 자원에 접근할 경우,문제가 발생할 수 있으므로, 스레드간의 동기화 작업이 필요합니다.

 

두번째, 스레드의 개수가 많아질 수록 성능이 저하될 수 있습니다. 스레드의 개수가 많아질 수록 스레드 간의 경쟁이 발생하여, 프로그램의 성능이 저하될 수 있습니다.

 

세번째로, 구현이 복잡해질 수 있습니다. 스레드 간의 동기화 문제가 발생할 수 있으며, 스레드의 개수나 작업의 복잡도에 따라 구현이 복잡해질 수 있습니다.

 

 

6. 멀티스레드 프로그램의 주의사항

1. 스레드 간 동기화 문제를 잘 이해하고, 처리할 수 있어야합니다. 여러 개의 스레드가 동시에 작업을 수행하면서 데이터, 경쟁 상태, 데드락 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 이러한 문제를 잘 이해하고 적절한 방법으로 처리할 수 있어야합니다.

 

2. 공유 자원에 대한 접근을 잘 관리해야 합니다. 여러 개의 스레드가 하나의 자원에 동시에 접근할 때, 데이터 충돌이 발생하므로 적절한 접근 제어방식을 사용해야 합니다.

 

3. 스레드의 개수를 적절하게 제어해야합니다. 스레드의 개수가 너무 많으면 시스템 자원의 낭비와 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서, 적절한 스레드의 개수를 지정해야 합니다.

 

4. 비동기 프로그래밍 기법을 적용해야 합니다. 멀티스레드 프로그래밍ㅇ에서는 비동기적인 처리가 필요한 겨웅가 많습니다. 이러한 경우에는, 적절한 비동기 프로그래밍 기법을 사용해야합니다.

 

5. 스레드 풀을 사용해야합니다. 스레드 풀을 사용하면, 스레드의 생성 및 소멸 비용을 줄일 수 있으며, 스레드의 재사용도 가능합니다. 따라서, 스레드 풀을 적극적으로 사용해야합니다.

 

7. 멀티스레드 관련 용어: 동기화,뮤텍스,세마포어,데드락

1. 동기화(Synchronization)

멀티스레드 프로그램에서는 여러 개의 스레드가 하나의 자원에 동시에 접근하는 경우가 발생합니다. 이러한 경우에는, 스레드 간의 실행 순서를 조정해서 데이터의 일관성을 유지해야합니다.

이를 동기화(Synchronization)이라고 합니다.

 

2.뮤텍스(Mutex)

뮤텍스(Mutex)는 하나의 자원에 여러 개의 스레드가 동시에 접근하는 것을 막기 위한 동기화 기법 중 하나입니다. 뮤텍스는 오직 하나의 스레드만이 접근할 수 있도록 제어합니다.

 

3. 세마포어(Semaphore)

세마포어(Semaphore)는 뮤텍스와 비슷한 동기화 기법 중 하나로, 여러 개의 스레드가 동시에 접근할 수 있는 자원의 개수를 제어합니다.

 

4. 데드락(Deadlock)

데드락(DeadLock)은 멀티스레드 프로그램에서 발생하는 심각한 문제 중 하나입니다. 데드락은 두개 이상의 스레드가 서로의 자원을 기다리면서, 무한히 대기하는 상황을 말합니다. 이 경우, 프로그램이 정지되는 등 치명적인 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 멀티스레드 관련 용어들은 스레드 간의 실행 순서를 조정하거나, 자원에 대한 접근을 제어하는 등의 목적으로 사용됩니다. 이러한 개념들을 잘 이해하고 적절하게 사용하여 멀티스레드 프로그래밍을 효율적으로 구현할 수 있습니다.