Java Concurrency in Practice, 스레드 안전성

만약 여러 스레드가 변경할 수 있는 하나의 상태 변수를 적절한 동기화 없이 접근하면 그 프로그램은 잘못된 것이다. 이렇게 잘못된 프로그램을 고치는 데는 세 가지 방법이 있다.
1. 해당 상태 변수를 스레드 간에 공유하지 않는다.
2. 해당 상태 변수를 변경할 수 없도록 만든다.
3. 해당 상태 변수에 접근할 땐 언제나 동기화를 사용한다.

스레드에 아전한 클래스를 설계할 땐, 바람직한 객체 지향 기법이 왕도다. 캡슐화와 불변 객체를 잘 활용하고, 불변 족ㄴ을 명확하게 기술해야 한다.

여러 스레드가 클래스에 접근할 때, 실행 환경이 해당 스레드들의 실행을 어떻게 스케줄하든 어디에 끼워넣든, 호출하는 쪼에서 추가적인 동기화나 다른 조율 없이도 정혹하게 동작하면 해당 클래스는 스레드 안전하다고 말한다.

스레드 안전한 클래스는 클라이언트 쪽에서 동기화할 필요가 없도록 동기화 기능도 캡슐화한다.

상태 없는 (stateless) 객체는 항상 스레드 안전하다.

@AntiPattern
@NotThreadSafe
public class UnsafeCountingFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    private long count = 0;

    public long getCount() {
        return count;
    }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = factor(i);
        ++count;
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse res, BigInteger[] factors) {
    }

    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
        return new BigInteger("7");
    }

    BigInteger[] factor(BigInteger i) {
        // Doesn't really factor
        return new BigInteger[] { i };
    }
}

@NotThreadSafe
public class UnsafeLazyInitialization {
    private static Resource resource;

    public static Resource getInstance() {
        if (resource == null)
            resource = new Resource(); // unsafe publication
        return resource;
    }

    static class Resource {
    }
}

@ThreadSafe
public class CountingFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    private final AtomicLong count = new AtomicLong(0);

    public long getCount() { return count.get(); }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = factor(i);
        count.incrementAndGet();
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse res, BigInteger[] factors) {}
    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {return null; }
    BigInteger[] factor(BigInteger i) { return null; }
}

가능하면 클래스 상태를 관리하기 위해 AtomicLong처럼 스레드에 안전하게 이미 만들어져 있는 객체를 사용하는 편이 좋다. 스레드 안전하지 않은 상태 벼수를 선언해두고 사용하는 것보다 이미 스레드 안전하게 만들어진 크래스가 가질 수 있는 가능한 상태의 변화를 파악하는 편이 훨씬 쉽고, 스레드 안전성을 더 쉽게 유지하고 검증할 수 있다.

@ThreadSafe
public class SynchronizedFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    @GuardedBy("this") private BigInteger lastNumber;
    @GuardedBy("this") private BigInteger[] lastFactors;

    public synchronized void service(ServletRequest req,
                                     ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        if (i.equals(lastNumber))
            encodeIntoResponse(resp, lastFactors);
        else {
            BigInteger[] factors = factor(i);
            lastNumber = i;
            lastFactors = factors;
            encodeIntoResponse(resp, factors);
        }
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse resp, BigInteger[] factors) {
    }

    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
        return new BigInteger("7");
    }

    BigInteger[] factor(BigInteger i) {
        // Doesn't really factor
        return new BigInteger[] { i };
    }
}

종종 단순성과 성능이 서로 상충할 때가 있다. 동기화 정책을 구현할 때는 성능을 위해 조급하게 단순성(잠재적으로 안전성을 훼손하면서)을 희생하고픈 유혹을 버려야 한다.

복잡하고 오래 걸리는 계산 작업, 네트웍 작업, 사용자 입출력 작업과 같이 빨리 끝나지 않을 수 있는 작업을 하는 부분에서는 가능한 락을 잡지 말아라.