왜 스레드가 필요한가

지금까지 작성한 프로그램은 main 메서드에서 시작해 코드를 한 줄씩 순서대로만 실행했다. 이렇게 한 번에 한 가지 작업만 진행되는 흐름을 단일 스레드(single thread)라고 부른다. 하지만 실제 프로그램은 “파일을 내려받는 동안 화면은 계속 반응해야 한다”거나 “여러 요청을 동시에 처리해야 한다”처럼, 여러 작업을 동시에 진행해야 하는 경우가 많다. 스레드(thread, 실행의 흐름을 나타내는 단위. “실”이라는 원래 뜻처럼 하나의 실행 경로를 의미한다)는 하나의 프로그램(프로세스, process) 안에서 독립적으로 실행되는 흐름을 여러 개 만들 수 있게 해 주는 개념이다. 이 편에서는 자바에서 스레드를 만드는 두 가지 방법과 스레드가 거치는 상태, 그리고 여러 스레드가 하나의 데이터를 함께 다룰 때 생기는 문제와 기본적인 해결책을 다룬다.

스레드 생성 방식 1: Thread 클래스 상속

쉽게 말하면: Thread를 상속받은 뒤 run() 메서드 안에 “스레드가 할 일”을 적으면, 그 객체를 실행시켰을 때 그 일이 별도의 흐름으로 진행된다.

첫 번째 방법은 java.lang.Thread 클래스를 상속(08편에서 배운 extends)해 하위 클래스를 만들고, 부모 클래스의 run() 메서드를 오버라이딩(09편)해 그 안에 스레드가 실행할 코드를 작성하는 것이다.

class 인사스레드 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 안녕 " + i);
        }
    }
}
 
public class ThreadExtendsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        인사스레드 t1 = new 인사스레드();
        t1.start();
        System.out.println("main 스레드는 계속 진행됩니다.");
    }
}

main 스레드는 계속 진행됩니다.
Thread-0: 안녕 1
Thread-0: 안녕 2
Thread-0: 안녕 3

여기서 핵심은 run()을 직접 호출하지 않고 **start()**를 호출했다는 점이다. start()는 운영체제에 새로운 스레드 실행을 요청하는 메서드로, 이 요청이 받아들여지면 새로운 실행 흐름 위에서 run()이 실행된다. 반면 run()을 직접 호출하면 새로운 스레드가 생성되지 않고, 그냥 현재 스레드(예: main)에서 보통의 메서드처럼 순서대로 실행되어 버린다. 이는 독학사 시험에서 가장 자주 나오는 함정 중 하나다.

스레드 생성 방식 2: Runnable 인터페이스 구현

쉽게 말하면: “스레드가 할 일”만 별도의 클래스로 정의해 두고, 그 일을 실제로 실행시키는 것은 Thread 객체에게 맡기는 방식이다.

두 번째 방법은 java.lang.Runnable 인터페이스(11편에서 배운 인터페이스)를 구현해 run() 메서드를 작성한 뒤, 그 객체를 Thread의 생성자에 전달하는 것이다.

class 인사작업 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 반가워 " + i);
        }
    }
}
 
public class ThreadRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t2 = new Thread(new 인사작업());
        t2.start();
    }
}

Thread-0: 반가워 1
Thread-0: 반가워 2
Thread-0: 반가워 3

두 방식을 비교하면 다음과 같다. 독학사 시험은 “왜 Runnable 방식을 더 권장하는가”를 묻는 서술형·단답형으로도 자주 낸다.

스레드의 생명주기 상태

스레드는 생성부터 종료까지 여러 상태(state)를 거친다. Thread.State 열거형(enum)이 정의하는 상태를 중심으로, 독학사 시험에 자주 나오는 흐름을 그리면 다음과 같다.

공유 자원 문제: 왜 여러 스레드가 같은 변수를 건드리면 위험한가

여러 스레드가 같은 객체의 필드(공유 자원, shared resource)를 동시에 읽고 쓰면, 예상과 다른 결과가 나올 수 있다. 다음 코드는 두 스레드가 같은 계좌 객체의 잔액을 각각 1000번씩 증가시키는 예제다.

class 계좌 {
    int 잔액 = 0;
 
    void 입금() {
        잔액++;
    }
}
 
public class RaceConditionDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        계좌 acc = new 계좌();
 
        Runnable 작업 = () -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                acc.입금();
            }
        };
 
        Thread t1 = new Thread(작업);
        Thread t2 = new Thread(작업);
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
 
        System.out.println("최종 잔액: " + acc.잔액);
    }
}

최종 잔액: 1000 ~ 2000 사이의 예측 불가능한 값 (2000이 아닐 수 있다)

두 스레드가 각각 1000번씩 잔액++을 실행했으니 언뜻 결과가 항상 2000이어야 할 것 같지만, 실제로는 그렇지 않을 수 있다. 그 이유는 잔액++이라는 한 줄이 실제로는 다음 세 단계로 나뉘어 실행되는 원자적이지 않은(not atomic, 한 번에 끊기지 않고 실행되는 것이 보장되지 않는다는 뜻) 연산이기 때문이다.

1. 잔액 값을 읽는다.
2. 읽은 값에 1을 더한다.
3. 더한 값을 다시 잔액에 저장한다.

이 표처럼 두 스레드의 실행 순서가 겹치면(경쟁 상태, race condition — 여러 스레드가 같은 자원을 두고 실행 순서에 따라 결과가 달라지는 상황), 두 번의 입금 중 한 번이 사라진 것처럼 결과가 나온다. 이런 문제를 막으려면 “값을 읽고, 더하고, 저장하는” 세 단계가 중간에 다른 스레드가 끼어들지 못하도록 하나의 덩어리로 묶어야 하는데, 그 방법이 다음의 synchronized다.

synchronized로 공유 자원 보호하기

synchronized 키워드를 메서드에 붙이면, 그 메서드는 한 번에 한 스레드만 실행할 수 있게 된다. 다른 스레드가 이미 그 메서드(더 정확히는 같은 객체의 락)를 실행 중이면, 나중에 온 스레드는 앞선 스레드가 끝날 때까지 BLOCKED 상태로 대기한다.

class 계좌 {
    int 잔액 = 0;
 
    synchronized void 입금() {
        잔액++;
    }
}

synchronized를 붙이는 것만으로 앞의 계좌 예제는 항상 정확히 2000이라는 결과를 보장하게 된다. synchronized가 만드는 “한 번에 하나씩만 통과하는 문”의 원리와, 이 키워드를 메서드가 아니라 특정 코드 블록에만 좁게 적용하는 방법, 그리고 이때 등장하는 모니터(monitor) 개념은 다음 19편에서 이어서 깊게 다룬다.

자주 틀리는 점

• run()을 직접 호출해 놓고 스레드가 동시에 실행되었다고 착각하는 경우가 있다 — 반드시 start()를 호출해야 새 실행 흐름이 생긴다.
• Thread 상속 방식만 알고 Runnable 구현 방식의 장점(다른 클래스 상속이 가능하다는 점)을 놓치는 경우가 많다.
• 스레드의 상태 이름(RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING)의 의미를 서로 바꿔 기억하는 경우가 잦다 — 락을 기다리는 것은 BLOCKED, 특정 신호를 기다리는 것은 WAITING이다.
• 잔액++ 같은 한 줄짜리 연산도 여러 단계로 나뉘어 실행된다는 사실을 놓쳐, “한 줄이니 안전할 것”이라고 착각하는 경우가 많다.

핵심 정리

• 스레드를 만드는 방법은 Thread 클래스를 상속해 run()을 오버라이딩하는 방식과, Runnable을 구현해 Thread의 생성자에 넘기는 방식 두 가지이며, 일반적으로 Runnable 방식이 더 권장된다.
• run()을 직접 호출하면 새 스레드가 생기지 않는다. 새 실행 흐름을 만들려면 start()를 호출해야 한다.
• 스레드는 NEW → RUNNABLE → (BLOCKED / WAITING / TIMED_WAITING을 오가며) → TERMINATED의 흐름으로 상태가 바뀐다.
• 여러 스레드가 같은 변수를 동시에 읽고 쓰면 원자적이지 않은 연산 때문에 경쟁 상태가 생겨 예측 불가능한 결과가 나올 수 있다.
• synchronized는 한 번에 한 스레드만 임계 구역을 실행하도록 막아 경쟁 상태를 해결하는 기본 도구다.

마무리 복습

참고 자료

• Oracle Java Tutorials - Concurrency: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/index.html