[동시성 처리] Java 에서 발생하는 동시성 문제란?

Java 동시성 문제 (Race Condition, 레이스 컨디션)

💡Java 동시성 문제란?

• Java에서 여러 스레드가 같은 데이터(필드/객체 상태) 를 공유하며 실행될 때, 올바른 제어 없이 접근하면 오류가 생긴다.
• 이렇게 여러 스레드가 공유 메모리(객체, 필드, 배열 등)에 접근할 때 명확한 동기화 규칙이 없어서, 값이 다르게 보이거나 실행 순서가 뒤틀리는 현상을 뜻한다.

💡동시성 문제가 발생하는 이유

 

1) Thread interference (스레드 간 간섭)

• 여러 스레드가 같은 데이터에 접근/수정하면서 연산이 서로 끼어들어 결과가 깨지는 문제 (전형적인 race condition의 형태)
• Java의 모든 객체의 필드, static 변수, 배열 요소는 힙 메모리에 존재하는데, 이 영역은 여러 스레드가 동시에 읽고, 쓸수 있기 때문에 접근 순서를 규정하지 않으면 문제가 발생한다. (§17.4.1 Shared Variables)

2) Memory consistency errors (메모리 일관성 오류)

• 한 스레드가 쓴 값이 다른 스레드에서 제때 보이지 않거나(stale), 실행 순서가 기대와 다르게 관찰되는 문제(가시성/순서 문제)
• (§17.4 Memory Model, §17.4-A/B 예제)

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멀티스레드로 처리할 때 레이스 컨디션이 일어나는 이유

💡예상 작업 순서

Thread-1	Stock	Thread-2
select *from stockwhere id = 1	{id: 1, quantity: 5}
update set quantity = 4from stockwhere id = 1	{id: 1, quantity: 4}
	{id: 1, quantity: 4}	select *from stockwhere id = 1
	{id: 1, quantity: 3}	update set quantity = 3from stockwhere id = 1

• Thread-1 이 데이터를 가져가 update 한 값을 Thread-2 가 가져간 이후 update 하는 것을 예상

💡실제 작업 순서

Thread-1	Stock	Thread-2
select *from stockwhere id = 1	{id: 1, quantity: 5}
	{id: 1, quantity: 5}	select *from stockwhere id = 1
update set quantity = 4from stockwhere id = 1	{id: 1, quantity: 4}
	{id: 1, quantity: 4}	update set quantity = 4from stockwhere id = 1

• 하지만, 실제로는 Thread-1 이 데이터를 가져가 update 하기 전에 Thread-2 가 값을 읽고 각각 update 를 수행하면서 한 쪽 변경이 덮어써지는 Lost Update 가 발생한다.

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출처

1) Oracle Docs : Synchronization

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/sync.html

Synchronization (The Java™ Tutorials > Essential Java Classes > Concurrency)

2) Oracle Docs : Chapter 17. Threads and Locks

https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-17.html

Chapter 17. Threads and Locks

3) 블로그 : 재고시스템으로 알아보는 동시성 이슈 해결방법 1

https://velog.io/@kdmin0706/Java-Spring

[Java & Spring] 재고시스템으로 알아보는 동시성이슈 해결방법(1)

4) 블로그 : [재고시스템으로 알아보는 동시성 이슈 해결방법] #2 재고감소 로직 작성 및 테스트

https://dev-rosiepoise.tistory.com/129

[재고시스템으로 알아보는 동시성 이슈 해결방법] #2 재고감소 로직 작성 및 테스트