Spring Boot에서 AtomicReference 사용하기

Nov 24, 2023

 springboot  AtomicReference  syncronized

AtomicReference

목적

Spring Mvc 프로젝트에서 멀티스레드가 접근하는 변수의 Atomic Operations 해보기.

개요

Spring Mvc 기반의 프로젝트에서 AtomicReference를 사용하기에 앞서 syncronized와 CAS 방식의 차이를 알아보고 더 효율적인 방식인 AtomicReference를 이용하여 멀티스레딩 상황에서의 원자적 연산을 해보겠다.

syncronized

syncronized 키워드를 사용해 블록을 형성하거나 메서드에 선언해두면 하나의 스레드의 실행을 보장할 수 있다.
syncronized 블록은 다른 스레드가 블록 안으로 들어오는것을 막게되고 이 스레드들은 block된다.
java에서는 monitor를 통해 스레드를 획득하게 되는데, 스레드가 blocked 상태로 변경되고 다시 resume 되는 것은 비용이 비싸다.

스레드의 상태 전이

Alt text

Atomic Operations

CAS(Compare-and-swap) 작업을 의미한다.
Alt text

CAS vs syncronized(thread locking 방식)

CAS는 현재 읽은값과 비교값이 다르면 계속 변경을 시도한다. 이러한 상황에서 스레드는 이론적으로 busy-wait 상태이고 cpu의 thread는 계속해서 비교를 시도할 것이다.
반면, syncronized를 사용할 때는 thread locking이 되는데 이때는 운영체제에 의해 blocked 상태가 된다. notify()를 통해 운영체제에서 다시 runnable 상태가 된다. 이는 context-switching을 의미한다.

AtomicReference SpringBoot 에서 사용해보기

AtomicReference 초기화는 타입파라미터로 LocalDatetime을 넣어준 뒤 스프링에서 관리되는 Bean의 전역변수로 생성했다.
아래 예시에서는 TypeParameter를 LocalDatetime으로 지정했는데, TypeParameter에는 LocalDateTime 뿐만 아니라 어떠한 객체타입이라도 모두 가능하다.

asyncMethod()는 5초마다 실행하게 된다. @Async 어노테이션을 사용하지 않는다면 메서드 내부의 동작이 5초 이상 걸리게 되었을 때 5초 뒤에 실행되기로 한 메서드의 실행이 되지 않게 된다.
지정한 시간에 실행하고 있는 스레드가 작업 중이어도 별도의 스레드를 통한 메서드 실행을 위해 @Async를 붙여줌으로써 별도의 스레드를 통한 동작이 가능하게 된다.
이제 전역변수를 여러개의 스레드가 동시에 접근할 수 있는 상황이 되었다.
멀티스레딩에서의 전역변수 값이 저장되어 있는 메인메모리 부터 값을 참조하지 않고 캐시메모리에 저장된 값을 참조하게 되는 가시성 이슈와 스레드간의 값을 덮어씌우게 되는 동시접근 이슈를 해결할 수 있는 방법으로 jdk의 AtomicReference를 이용하여 LocalDatetime을 업데이트해보겠다.

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;

@Component
@Slf4j
public class Schedule {
    private final AtomicReference<LocalDateTime> prevTime = new AtomicReference<>();

    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    @Async
    public void asyncMethod() {
            LocalDateTime periodStart = parseDate(migFromDate);
            LocalDateTime periodEnd = periodStart.plusDays(1);
            if(prevTime.get() != null) {
                periodStart = prevTime.getAndSet(periodStart.plusDays(1));
                if(periodStart.equals(parseDate(migToDate))) return;
                periodEnd = periodStart.plusDays(1);
            }
    }
}

참고

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