쓰레드의 지역변수 ThreadLocal

우리는 앞선 포스팅에서 멀티 쓰레드 환경에서 데이터를 공유할때 발생하는 문제를 synchronized 라는 구문을 사용하여 해결하였다.

쓰레드(3) - Synchronized

쓰레드(3) - Synchronized

 

쓰레드 별로 서로 다른값을 처리해야 하는 상황에는 어떻게 처리할 것인가?

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제목을 보고 눈치챈 사람도 있겠지만 위와같은 의문점을 해결하기 위해서 우리는 ThreadLocal 을 사용한다.

 

1. ThreadLocal

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synchronized 를 사용한 동기화 방법은 한 스레드의 작업이 끝나기 전까지 다른 스레드의 접근을 막아준다.

하지만, 각각의 스레드 전역에서 공유되어야 하는 데이터가 필요한 상황에서 어떻게 해야할까?

heap 영역에 보관해서 공유하면 thread-safe 가 무너지게 될것이고,
그렇다고 매번 stack 영역에 선언하고 사용한 후 버리면 안되는 경우도 있기 마련이다.

이러한 상황에서 사용하는 것이 ThreadLocal 이다.

구체적인 코드를 보면서 사용법을 알아보자.

public class UserInfo {
    private String id;

    //기본 생성자로 id 에 random 값 삽입
    public UserInfo() {
        Random random = new Random();
        this.id = String.valueOf(random.nextInt(30));
    }

    public String getId() {
        return id;
    }
}

public class UserInfoContext {
	// UserInfo 타입 ThreadLoacl 변수를 생성
    public static ThreadLocal<UserInfo> userInfoThreadLocal = new ThreadLocal<>();
}

 

데이터를 담는 객체를 생성하기 위해서 UserInfo 클래스를 생성하였고,
UserInfoContext 클래스에 static 변수로 ThreadLocal 변수를 선언하였다.

 

public class UserServiceA {
    private UserServiceB userServiceB;
	
    //logicA() 메소드가 수행되면서 동일한 쓰레드에서 logicA(), logicB() 메소드 실행
    public void logicA(){
        UserInfoContext.userInfoThreadLocal.set(new UserInfo());
        userServiceB = new UserServiceB();
        userServiceB.logicB();

        System.out.println("logicA 의 user id : "+UserInfoContext.userInfoThreadLocal.get().getId());

        UserInfoContext.userInfoThreadLocal.remove();
    }
}

public class UserServiceB {
    public void logicB() {
        UserInfo userInfo = UserInfoContext.userInfoThreadLocal.get();

        System.out.println("logicB 의 user id : " + userInfo.getId());
    }
}

public class UserServiceC {
	
    //다른 쓰레드에서 logicC() 메소드 실행
    public void logicC(){
        UserInfoContext.userInfoThreadLocal.set(new UserInfo());

        System.out.println("logicC 의 user id : "+UserInfoContext.userInfoThreadLocal.get().getId());

        UserInfoContext.userInfoThreadLocal.remove();
    }
}

 

logicA(), logicC() 메소드 실행결과

 

3개의 클래스를 작성하였는데 logicA() 메소드에서 logicB() 메소드로 파라미터로 값을 넘긴것이 아닌,
ThreadLoacl 변수에서 동일 스레드는 같은 자원을 공유하여 값을 가져온것을 확인할 수 있다.

하지만 logicC() 의 경우 다른 쓰레드에서 동작을 수행하기 때문에 다른 user id를 받아오는것을 확인할 수 있다.

 

2. ThreadLocal 의 동작원리

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그렇다면 ThreadLocal 클래스는 synchronized 없이 어떻게 구현했을지 궁금해서 한번 내부 코드를 살펴보았다.

 

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

private T setInitialValue() {
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

 

ThreadLocal 클래스는 set() 메소드를 수행하게 되면 실제 getMap() 메소드로 실제 Thread 클래스에 있는 변수에
ThreadLocalMap 타입의 값을 할당한다.

ThreadLocalMap 클래스는 ThreadLocal 의 내부 클래스로 초기에는 16개의 크기를 가지는 Entry 배열로 Thread에 저장할 값을 담는 공간이다.

ThreadLocal 변수랑 동기화 작업 없이 Thread 자체에 값을 할당하여 원천적으로 동기화 작업이 필요없게 작성된 것이다.

 

3. 주의사항

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일반적으로 Thread Pool 환경에서 ThreadLocal 을 사용한다면, Thread Pool 를 통해 Thread가 재사용 되지 않도록 remove() 메소드를 사용해서 반드시 ThreadLocal 변수를 초기화해서 다음 요청에 영향이 가지 않게 해야한다.