상태 의존적인 클래스

• [예시] 상태 기반 선행 조건을 갖고 있는 클래스

  • BlockingQueue : 아직 비어 있는 큐에서 항목을 수 없다.

  • FutureTask: 아직 실행이 끝나지 않은 작업의 결과는 얻어갈 수 없다.

• 상태 의존적인 클래스를 새로! 구현하는 방법

  • 이미 만들어져 있는 상태 의존적인 클래스를 활용해 필요한 기능을 구현한다.

    • [예시] ValueLatch 클래스 구현 시 CountDownLatch 를 사용해 필요한 동기화 기능을 구현한다.

  • 자바 언어와 JDK 라이브러리에서 제공하는 저수준의 기능을 활용해 필요한 기능을 구현한다.

    • 암묵적인 (instrinsic) 조건 큐

    • 명시적인 (explicit) Condition 객체
    • AbtractQeuedSynchronizer 프레임워크 등

이번 장에서는 상태 종속성을 만들어 낼 수 있는 여러 가지 방법에 대해서 알아보고, 자바 플랫폼에서 제공하는 상태 종속성에 적용되는 여러 가지 규칙에 대해서도 살펴본다.

14.1 상태 종속성 관리

순차적으로 동작하는 프로그램은 상태 기반 선행 조건이 만족되지 않는다면 반드시 오류가 발생한다. 병렬 프로그램에서 상태 기반 선행 조건은 다른 스레드를 통해서 언제든지 변경될 수 있다.

병렬 객체의 상태 종속적인 메서드는 선행 조건이 만족되지 않았을 때 오류가 발생하는 문제를 비켜날 수도 있지만, 비켜나는 일보다는 선행 조건을 만족할 때까지 대기하는 경우가 많아진다.

• 자바에 내장된 조건 큐 메커니즘

  1. 실행 중인 스레드로 하여금 특정 객체가 원하는 상태에 진입할 때까지 대기할 수 있도록 도와준다.
  2. 원하는 상태에 도달해서 스레드가 계속해서 실행할 수 있게 되면 대기 상태의 스레드를 깨워준다.

  → 원하는 상태에 도달할 때까지 폴링하고 잠깐 기다리는 반복문을 사용하는 대신 조건 큐를 사용하면 된다.

상태 종속적인 블로킹 작업

• 반복문에서 선행 조건이 만족하지 않았을 때 락을 계속 잡고 있다면 선행 조건을 영원히 만족시키지 못한다. → 반복문 내에서 락을 다시 풀어야 다른 스레드에서 상태 변수를 변경할 수 있다.

  acquire lock on object state
  while (precondition does not hold) {
  		release lock // 선행 조건을 만족하지 못한 경우 락을 해제
  		wait until precondition might hold
  		optionally fail if interrupted or timeout expires
  		reacquire lock // 선행 조건을 확인하기 위해 락을 획득 혹은 대기
  }
  perform action
  release lock
  

프로듀서-컨슈머 패턴

• 프로듀서-컨슈머 패턴에서 사용하는 ArrayBlockingQueue 와 같이 크기가 제한된 큐는 버퍼가 비어 있다면 값을 take() 할 수 없고, 버퍼가 가득 차 있다면 값을 put() 할 수 없는 선행 조건이 있다.
  • 선행 조건과 관련한 오류가 발생하면 예외를 발생시키거나 오류 값을 리턴하기도 하고, 선행 조건이 원하는 상태에 도달할 때까지 대기하기도 한다.

14.1.1 [예제] 선행 조건 오류를 호출자에게 그대로 전달

@ThreadSafe
public class GrumpyBoundedBuffer <V> extends BaseBoundedBuffer<V> {
    public GrumpyBoundedBuffer() {
        this(100);
    }

    public GrumpyBoundedBuffer(int size) {
        super(size);
    }

    public synchronized void put(V v) throws BufferFullException {
        if (isFull())
            throw new BufferFullException();
        doPut(v);
    }

    public synchronized V take() throws BufferEmptyException {
        if (isEmpty())
            throw new BufferEmptyException();
        return doTake();
    }
}