S12L03 - 스레드 클래스를 확장하여 스레드 생성 계속

html

Java에서 Thread 클래스를 확장하여 스레드 생성하기
목차

소개...................................................1
멀티스레딩 이해하기..................3
Thread 클래스를 확장하여 스레드 생성하기............................................................................................................................6

run() 메소드 오버라이딩............7
스레드에서 예외 처리..........10


스레드 시작 및 관리................13

start() 메소드와 run() 메소드 사용하기......................................................................................14
처리 시간 측정..................17


멀티스레딩을 통한 성능 향상............................................................................................20
결론.......................................................24
추가 자료...................................25

---
소개
Java에서 Thread 클래스를 확장하여 스레드 생성하기에 대한 이 포괄적인 가이드에 오신 것을 환영합니다. Java 프로그래밍 세계에서 멀티스레딩은 애플리케이션의 성능과 응답성을 향상시키는 기본 개념입니다. 이 eBook은 멀티스레딩의 세부 사항을 다루며, 효율적이고 동시 실행 가능한 애플리케이션을 만들기 위해 Thread 클래스를 확장하는 데 중점을 둡니다.
주요 내용

멀티스레딩 기본: 멀티스레딩의 중요성과 목적 이해.
스레드 생성: Thread 클래스를 확장하는 단계별 가이드.
예외 처리: 스레드 내에서 예외 관리.
성능 최적화: 멀티스레딩을 사용하여 애플리케이션 성능 향상 기술.
실용적인 예제: 실제 시나리오 및 코드 설명.

목적과 중요성
멀티스레딩은 Java 애플리케이션이 여러 작업을 동시에 수행할 수 있게 하여 효율성과 사용자 경험을 향상시킵니다. 초보자이든 기본 지식을 가진 개발자이든, 멀티스레딩을 마스터하는 것은 견고하고 고성능의 애플리케이션을 구축하는 데 필수적입니다.
멀티스레딩의 장단점


장점
단점


애플리케이션 성능 향상
코드 관리의 복잡성 증가


응답성 및 사용자 경험 개선
동시성 문제의 가능성 (예: 경쟁 조건)


효율적인 자원 활용
디버깅 및 테스트의 어려움


여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 능력
메모리 사용량 증가


멀티스레딩을 사용하는 시기와 장소
멀티스레딩은 애플리케이션의 논리에 영향을 주지 않으면서 작업을 동시에 실행할 수 있는 시나리오에 이상적입니다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다:

웹 서버: 여러 클라이언트 요청을 동시에 처리.
GUI 애플리케이션: 백그라운드 작업을 수행하는 동안 사용자 인터페이스의 응답성을 유지.
실시간 데이터 처리: 지속적인 데이터 스트림을 효율적으로 관리.

---
멀티스레딩 이해하기
Thread 클래스를 확장하여 스레드를 생성하기 전에, 멀티스레딩의 기본과 Java 프로그래밍에서의 중요성을 이해하는 것이 중요합니다.
멀티스레딩이란 무엇인가?
멀티스레딩은 CPU의 최대 활용을 위해 두 개 이상의 스레드를 동시에 실행할 수 있게 하는 Java 기능입니다. 각 스레드는 독립적으로 실행되며, 애플리케이션 내에서 특정 작업을 수행합니다.
멀티스레딩의 장점

성능 향상: 여러 스레드가 동시에 작업을 수행하여 총 실행 시간을 줄입니다.
자원 활용 개선: 여러 작업을 병렬로 처리하여 CPU 자원을 효율적으로 사용.
응답성 향상: 집중적인 처리 중에도 애플리케이션이 사용자 상호작용에 응답하도록 유지.

핵심 개념

Thread: Java Virtual Machine (JVM)이 관리할 수 있는 가장 작은 처리 단위.
Runnable Interface: 스레드가 실행할 작업을 나타내는 단일 run() 메소드를 정의하는 함수형 인터페이스.
Concurrency: 애플리케이션이 여러 작업을 동시에 실행할 수 있는 능력.

---
Thread 클래스를 확장하여 스레드 생성하기
Java에서 스레드를 생성하는 주요 방법 중 하나는 Thread 클래스를 확장하는 것입니다. 이 접근 방식은 run() 메소드를 오버라이드하는 서브클래스를 생성하여 스레드가 실행할 코드를 포함합니다.
단계별 가이드

Thread의 서브클래스 생성:

        



		
		
			
			
Java
			
			public class MyCounter extends Thread {
    // run 메소드 오버라이드
    @Override
    public void run() {
        // 스레드가 수행할 작업
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
				
						public class MyCounter extends Thread {
    // run 메소드 오버라이드
    @Override
    public void run() {
        // 스레드가 수행할 작업
    }
}
					
				
			
		


    
run() 메소드 오버라이드:
run() 메소드는 스레드의 진입점입니다. 이 메소드 내의 코드는 스레드가 시작될 때 실행됩니다.

스레드 인스턴스화 및 시작:

        



		
		
			
			
Java
			
			public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyCounter counter = new MyCounter();
        counter.start(); // 스레드 시작
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
				
						public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyCounter counter = new MyCounter();
        counter.start(); // 스레드 시작
    }
}
					
				
			
		


    

예제: 별도의 스레드에서 숫자 세기
메인 스레드와 동시에 숫자를 세는 스레드를 생성하는 예제를 살펴보겠습니다.
코드 구현




		
		
			
			
Java
			
			// MyCounter.java
public class MyCounter extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            countMe();
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Thread interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }

    public void countMe() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Counting: " + i);
            Thread.sleep(1000); // 1초 동안 대기
        }
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
				
						// MyCounter.java
public class MyCounter extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            countMe();
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Thread interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }
 
    public void countMe() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Counting: " + i);
            Thread.sleep(1000); // 1초 동안 대기
        }
    }
}
					
				
			
		






		
		
			
			
Java
			
			// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyCounter counter = new MyCounter();
        counter.start(); // 카운팅 스레드 시작

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Main thread: " + i);
            try {
                Thread.sleep(500); // 0.5초 동안 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Main thread interrupted: " + e.getMessage());
            }
        }
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
				
						// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyCounter counter = new MyCounter();
        counter.start(); // 카운팅 스레드 시작
 
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("Main thread: " + i);
            try {
                Thread.sleep(500); // 0.5초 동안 대기
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Main thread interrupted: " + e.getMessage());
            }
        }
    }
}
					
				
			
		


설명

MyCounter 클래스: Thread 클래스를 확장하고 run() 메소드를 오버라이드합니다. countMe() 메소드는 1부터 5까지 카운트하며 각 카운트마다 1초씩 대기합니다.
Main 클래스: MyCounter의 인스턴스를 생성하고 start() 메소드를 사용하여 스레드를 시작합니다. 동시에 자체 루프를 실행하여 0.5초마다 메시지를 출력합니다.

출력




		
		
			
			
Java
			
			Main thread: 1
Counting: 1
Main thread: 2
Counting: 2
Main thread: 3
Counting: 3
Main thread: 4
Counting: 4
Main thread: 5
Counting: 5
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
				
						Main thread: 1
Counting: 1
Main thread: 2
Counting: 2
Main thread: 3
Counting: 3
Main thread: 4
Counting: 4
Main thread: 5
Counting: 5
					
				
			
		


참고: 스레드의 동시 실행 특성으로 인해 출력 순서는 다를 수 있습니다.
---
run() 메소드 오버라이딩
run() 메소드는 스레드 실행의 핵심입니다. start() 메소드를 사용하여 스레드를 시작하면 JVM은 별도의 호출 스택에서 run() 메소드를 호출합니다.
run() 메소드 오버라이딩의 중요성
run() 메소드를 오버라이드하면 스레드가 수행할 특정 작업을 정의할 수 있습니다. run() 메소드에 동시 실행을 위한 로직이 포함되도록 하는 것이 중요합니다.
예제: run() 메소드에서 사용자 정의 작업




		
		
			
			
Java
			
			public class DataProcessor extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("데이터 처리 시작.");
        // 데이터 처리 작업 수행
        System.out.println("데이터 처리 완료.");
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
				
						public class DataProcessor extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("데이터 처리 시작.");
        // 데이터 처리 작업 수행
        System.out.println("데이터 처리 완료.");
    }
}
					
				
			
		


위 예제에서 DataProcessor 스레드는 데이터를 처리하기 전후에 메시지를 출력하여 데이터 처리 작업을 시뮬레이션합니다.
---
스레드에서 예외 처리
스레드 작업 시, 특히 InterruptedException과 같은 체크드 예외를 던지는 메소드를 다룰 때는 예외를 적절히 처리하여 예상치 못한 스레드 종료를 방지하는 것이 중요합니다.
일반적인 예외: InterruptedException
InterruptedException은 스레드가 sleep, wait 또는 기타 일시 정지 상태일 때 다른 스레드가 이를 인터럽트할 경우 발생합니다.
예외 처리 전략

Try-Catch 블록:

        



		
		
			
			
Java
			
			@Override
public void run() {
    try {
        riskyOperation();
    } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("Thread interrupted: " + e.getMessage());
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
				
						@Override
public void run() {
    try {
        riskyOperation();
    } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("Thread interrupted: " + e.getMessage());
    }
}
					
				
			
		


    
예외 던지기:
가능하지만 run() 메소드는 체크드 예외를 선언할 수 없기 때문에 예외를 던지는 것은 제한적입니다. 따라서 try-catch 블록을 사용하는 것이 선호됩니다.


예제: InterruptedException 처리




		
		
			
			
Java
			
			public class SafeCounter extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            countSafely();
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Counter thread interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }

    public void countSafely() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("Safe Counting: " + i);
            Thread.sleep(1000); // 1초 동안 대기
        }
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
				
						public class SafeCounter extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            countSafely();
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Counter thread interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }
 
    public void countSafely() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("Safe Counting: " + i);
            Thread.sleep(1000); // 1초 동안 대기
        }
    }
}
					
				
			
		


이 예제에서 SafeCounter 클래스는 run() 메소드 내에서 InterruptedException을 처리하여 스레드가 인터럽트되었을 때에도 정상적으로 관리할 수 있도록 합니다.
---
스레드 시작 및 관리
Thread 클래스를 확장하여 스레드를 생성하는 것은 시작에 불과합니다. 스레드를 제대로 시작하고 관리하는 것은 진정한 멀티스레딩을 달성하고 성능을 최적화하는 데 중요합니다.
start() 메소드와 run() 메소드 사용하기
스레드를 다룰 때 start() 메소드와 run() 메소드의 차이를 이해하는 것이 중요합니다.
start() 메소드

목적: 새로운 실행 스레드를 시작합니다.
동작: 스레드를 위한 새로운 호출 스택을 생성하고 내부적으로 run() 메소드를 호출합니다.
사용법: 스레드를 동시 실행으로 수행하려면 항상 start() 메소드를 사용해야 합니다.

run() 메소드

목적: 스레드가 실행할 코드를 포함합니다.
동작: 직접 호출할 경우 현재 스레드의 호출 스택에서 run() 메소드를 실행합니다.
사용법: 동시 실행이 필요한 경우 run() 메소드를 직접 호출하지 마십시오.

차이를 보여주는 예제




		
		
			
			
Java
			
			public class ThreadExample extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadExample thread = new ThreadExample();

        System.out.println("Calling run():");
        thread.run(); // 메인 스레드에서 실행

        System.out.println("Calling start():");
        thread.start(); // 별도의 스레드에서 실행
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
				
						public class ThreadExample extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running.");
    }
}
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadExample thread = new ThreadExample();
 
        System.out.println("Calling run():");
        thread.run(); // 메인 스레드에서 실행
 
        System.out.println("Calling start():");
        thread.start(); // 별도의 스레드에서 실행
    }
}
					
				
			
		


출력




		
		
			
			
Java
			
			Calling run():
Thread is running.
Calling start():
Thread is running.
			
				
					
				
					1
2
3
4
				
						Calling run():
Thread is running.
Calling start():
Thread is running.
					
				
			
		


참고: 유사한 출력에도 불구하고 run() 메소드를 호출하면 메인 스레드에서 실행되고, start() 메소드는 새로운 스레드에서 실행됩니다.
처리 시간 측정
작업 실행에 소요된 시간을 측정하면 멀티스레딩의 성능 이점을 파악할 수 있습니다.
예제: 단일 스레드와 멀티스레드 실행 비교




		
		
			
			
Java
			
			public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 단일 스레드 실행
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            performTask();
        }

        long singleThreadTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("Single-threaded execution time: " + singleThreadTime + "ms");

        // 멀티스레드 실행
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> performTask()).start();
        }

        long multiThreadTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("Multithreaded execution time: " + multiThreadTime + "ms");
    }

    public static void performTask() {
        try {
            Thread.sleep(1000); // 1초 소요되는 작업 시뮬레이션
            System.out.println("Task completed by " + Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Task interrupted.");
        }
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
				
						public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
 
        // 단일 스레드 실행
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            performTask();
        }
 
        long singleThreadTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("Single-threaded execution time: " + singleThreadTime + "ms");
 
        // 멀티스레드 실행
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> performTask()).start();
        }
 
        long multiThreadTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("Multithreaded execution time: " + multiThreadTime + "ms");
    }
 
    public static void performTask() {
        try {
            Thread.sleep(1000); // 1초 소요되는 작업 시뮬레이션
            System.out.println("Task completed by " + Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Task interrupted.");
        }
    }
}
					
				
			
		


출력




		
		
			
			
Java
			
			Single-threaded execution time: 5005ms
Task completed by Thread-0
Task completed by Thread-1
Task completed by Thread-2
Task completed by Thread-3
Task completed by Thread-4
Multithreaded execution time: 10ms
Task completed by Thread-5
Task completed by Thread-6
Task completed by Thread-7
Task completed by Thread-8
Task completed by Thread-9
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
				
						Single-threaded execution time: 5005ms
Task completed by Thread-0
Task completed by Thread-1
Task completed by Thread-2
Task completed by Thread-3
Task completed by Thread-4
Multithreaded execution time: 10ms
Task completed by Thread-5
Task completed by Thread-6
Task completed by Thread-7
Task completed by Thread-8
Task completed by Thread-9
					
				
			
		


설명

단일 스레드 실행: 각 작업이 순차적으로 실행되어 총 실행 시간이 작업 수에 비례하여 증가합니다.
멀티스레드 실행: 모든 작업이 거의 동시에 시작되어 총 실행 시간이 크게 감소합니다.

스레드 시작을 위한 모범 사례

동시 실행을 위해 항상 start() 사용: 멀티스레딩을 활용하려면 항상 start() 메소드를 사용하여 스레드를 시작해야 합니다.
start() 메소드 오버라이드 피하기: 예상치 못한 동작을 방지하기 위해 필요하지 않다면 start() 메소드를 오버라이드하지 마십시오.
스레드 라이프사이클 관리: 메모리 누수를 방지하고 애플리케이션의 안정성을 보장하기 위해 스레드 종료 및 자원 관리를 적절히 처리하십시오.

---
멀티스레딩을 통한 성능 향상
멀티스레딩은 애플리케이션 성능을 최적화할 수 있는 강력한 도구입니다. 여러 스레드를 동시에 실행함으로써 애플리케이션은 더 많은 작업을 효율적으로 처리할 수 있어 처리 시간이 단축되고 사용자 만족도가 향상됩니다.
실제 시나리오: 여러 요청을 처리하는 웹 서버
여러 클라이언트 요청을 동시에 처리해야 하는 웹 서버를 예로 들어보겠습니다. 멀티스레딩을 사용하면 서버는 각 요청을 별도의 스레드에서 처리할 수 있어 하나의 느린 요청이 다른 요청을 차단하지 않도록 합니다.
장점

지연 시간 감소: 각 요청이 독립적으로 처리되므로 클라이언트는 더 빠른 응답을 받습니다.
확장성: 서버는 성능 저하 없이 더 많은 동시 연결을 처리할 수 있습니다.
자원 최적화: 여러 스레드에 작업을 분산하여 CPU와 메모리 자원을 효율적으로 활용.

실용적인 예제: 멀티스레드 서버 시뮬레이션




		
		
			
			
Java
			
			public class ClientHandler extends Thread {
    private String clientName;

    public ClientHandler(String clientName) {
        this.clientName = clientName;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(clientName + " connected.");
            Thread.sleep(2000); // 처리 시간 시뮬레이션
            System.out.println(clientName + " request processed.");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("ClientHandler interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }
}

public class ServerSimulation {
    public static void main(String[] args) {
        String[] clients = {"Client1", "Client2", "Client3"};

        for (String client : clients) {
            ClientHandler handler = new ClientHandler(client);
            handler.start();
        }
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
				
						public class ClientHandler extends Thread {
    private String clientName;
 
    public ClientHandler(String clientName) {
        this.clientName = clientName;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(clientName + " connected.");
            Thread.sleep(2000); // 처리 시간 시뮬레이션
            System.out.println(clientName + " request processed.");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("ClientHandler interrupted: " + e.getMessage());
        }
    }
}
 
public class ServerSimulation {
    public static void main(String[] args) {
        String[] clients = {"Client1", "Client2", "Client3"};
 
        for (String client : clients) {
            ClientHandler handler = new ClientHandler(client);
            handler.start();
        }
    }
}
					
				
			
		


출력




		
		
			
			
Java
			
			Client1 connected.
Client2 connected.
Client3 connected.
Client1 request processed.
Client2 request processed.
Client3 request processed.
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
				
						Client1 connected.
Client2 connected.
Client3 connected.
Client1 request processed.
Client2 request processed.
Client3 request processed.
					
				
			
		


설명
각 ClientHandler 스레드는 클라이언트의 요청을 처리하는 것을 시뮬레이션하여 서버가 하나의 요청이 완료될 때까지 기다리지 않고 여러 클라이언트를 동시에 처리할 수 있도록 합니다.
성능 지표 및 분석
멀티스레딩으로 인한 성능 향상을 정량화하려면 다음과 같은 주요 지표를 분석하는 것이 중요합니다:

실행 시간: 작업을 실행하는 데 걸린 총 시간.
처리량: 단위 시간당 완료된 작업 수.
자원 활용도: 실행 중 CPU 및 메모리 사용량.

단일 스레드와 멀티스레드 환경에서 이러한 지표를 비교함으로써 개발자는 멀티스레딩 구현의 효과를 평가할 수 있습니다.
---
결론
이 eBook에서는 Java에서 Thread 클래스를 확장하여 스레드 생성하기의 복잡한 측면을 탐구했습니다. 이는 멀티스레드 프로그래밍의 기본적인 측면으로, 고성능의 응답성 있는 애플리케이션을 개발하는 데 필수적입니다.
주요 요점

멀티스레딩은 성능을 향상시킵니다: 스레드의 동시 실행은 더 빠르고 효율적인 애플리케이션을 가능하게 합니다.
Thread 클래스 확장: run() 메소드를 오버라이드하여 스레드를 생성하는 간단한 방법.
예외 처리: 스레드 내에서 예외를 적절히 관리하여 애플리케이션의 안정성을 보장.
start와 run의 차이: 진정한 멀티스레드 실행을 위해서는 start() 메소드를 사용하는 것이 필수적.
실제 응용: 웹 서버와 같은 실제 시나리오는 애플리케이션에서 멀티스레딩의 실질적인 이점을 보여줍니다.

최종 생각
멀티스레딩을 마스터하면 개발자는 복잡한 작업을 원활하게 처리할 수 있는 애플리케이션을 구축할 수 있어 사용자에게 더 부드럽고 효율적인 경험을 제공할 수 있습니다. Java 프로그래밍 여정을 계속하면서 멀티스레딩을 활용하는 것은 확실히 귀중한 기술이 될 것입니다.
SEO 키워드: Java 멀티스레딩, Java에서 스레드 생성, Thread 클래스 확장, Java 동시성, 멀티스레드 애플리케이션, Java Thread run 메소드, InterruptedException 처리, Java 성능 최적화, Java에서 start vs run, Java Thread 예제
---
추가 자료

Java Threads에 대한 Java 문서
Java의 동시성
Joshua Bloch의 Effective Java
Java 멀티스레딩 튜토리얼
Java Threads 이해하기

---
참고: 이 기사는 AI에 의해 생성되었습니다.
장점	단점
애플리케이션 성능 향상	코드 관리의 복잡성 증가
응답성 및 사용자 경험 개선	동시성 문제의 가능성 (예: 경쟁 조건)
효율적인 자원 활용	디버깅 및 테스트의 어려움
여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 능력	메모리 사용량 증가