Language/Java

static의 사용 이유와 스레드(thread)의 대한 개념

min.c00 2022. 1. 6. 18:01

1. JVM의 메모리 구조

 

JVM의 메모리 구조에는 여러 영역이 있지만 static, stack, heap 영역 3가지 공간에 대한 정리를 하려고 합니다.
구체적인 JVM의 메모리 구조에 대한 정리는 링크를 참고해주시면 될 것 같습니다.

 

JVM의 구조를 간단하게 정리하자면 다음과 같습니다. 

  • JVM의 메모리 구조는 Stack, Heap, Static 영역이 존재한다.
  • Stack 영역에는 '스택 프레임'라는 용어를 사용하는데 '{'를 만나면 생성되고 '}'를 만나면 사라지게 된다.
  • 기본형 타입 변수의 값들과 Heap 영역에 존재하는 인스턴스를 참조하는 참조값 변수들은 스택 영역에 존재한다.
  • Heap 영역에는 인스턴스가 저장되어 있고 스택영역에 해당 인스턴스를 참조하는 변수들을 이용해 인스턴스를 제어할 수 있다.
  • Static 영역에는 static 이 붙는 변수, 메서드가 저장된다. 

여기서 우리는 static 영역에 대한 정리를 해보려고 합니다. 

1. static

static으로 선언된 메서드나 멤버변수들은 static 영역에 생성되면서 모든 객체 들이 사용할 수 있는 공유 개념을 가집니다.

public class Practice { 
	private static int value; 
    
    static { 
    	value = 100; 
    } 
   	
    public static void main(String [] args ) { 
    	System.out.println(value); 
	} 
}

 

 

static의 특징은 다음과 같습니다. 

  • 객체를 생성하지 않고도 사용가능하다.
  • 모든 객체가 공유하는 변수가 된다.

정리하자면, static은 공간을 공유한다는 것입니다. 이 static 공간을 공유해서 사용하는 주체가 스레드(thread)입니다.


2. 스레드(thread) 란?

스레드는 '프로세스 내에서 실제로 작업을 수행하는 단위'를 의미합니다.

 

예를 들자면, '재고 관리' 프로그램에서 여러 사용자가 동시에 접속할 수 있으며, 이 프로그램은 A 상품이라는 단일 재고를 관리합니다. 각 사용자는 프로그램에 접속하여 재고를 추가하거나 삭제할 수 있는 기능을 수행할 수 있습니다.

 

A 사용자, B 사용자, C 사용자가 일정한 시간을 두고 동시에 프로그램에 접속한다고 가정해 보겠습니다. 각 사용자가 접속하면 프로그램 내에서 각 사용자를 위한 스레드가 생성됩니다. 즉, 각 사용자마다 독립적인 스레드가 생성되어 자신의 작업을 수행하게 됩니다.

이렇게 각 프로세스 내에서 여러 스레드가 생성됨으로써, 사용자들은 동시에 재고 관리 작업을 수행할 수 있습니다.


3. static을 사용하는 이유는 무엇일까?

이전의 예시에서, 이때, '6시' 이후에는 해당 프로세스에 접속하지 못하게 하고, 이미 접속 중인 사용자는 강제로 종료하도록 하는 상황을 추가하겠습니다.

 

이 상황을 관리하기 위해 '접속 제한 시간'이라는 변수를 사용할 수 있습니다. 이 변수는 프로그램 전반에 걸쳐 공유되어야 하므로 static으로 관리하는 것이 효과적입니다. 이유는, static 변수를 사용하면, '6시'에서 '7시'로 변경해야 할 경우, static 변수만 수정하면 되기 때문에 유지보수가 용이합니다. static 변수는 클래스 수준에서 공유되는 변수로, 모든 인스턴스가 동일한 값을 공유합니다. 이를 통해 효율적으로 특정 값을 관리할 수 있다는 특징이 있습니다.


4. static을 사용의 주의사항

static을 적절한 목적을 두고 사용한다면 프로그램을 유지보수하는데 큰 효과를 줄 수 있지만 반대로 적절히 사용하지 못한다면 오히려 프로그램 상의 오류가 존재할 수 있습니다. 예를 들어 보겠습니다.

A, B, C 3명의 사용자가 5초의 시간 간격을 두고 접속 중이고 하나의 프로세스가 종료되는 데 까지는 100초의 사긴이 걸린다고 가정해 보겠습니다. 재고는 100개가 있다고 가정해 보겠습니다.

 

C가 프로그램이 실행된 지 10초의 시간이 흘렀다면 B는 15초, A는 20초가 흘렀을 겁니다. 이때 각 프로그램 시작 30초가 지날 때 A는 재고 20개를 가져가고 B는 재고 30개를 가져가고 C는 재고 30개를 추가한다고 가정해 보겠습니다. 그럼 각각의 결과는 80, 50, 80 개의 재고가 보여져야 합니다.

하지만 static변수로 선언됐기 때문에 프로세스가 다 종료되기 전에 static변수를 수정하는 일이 발생하기 때문에 세 프로그램이 모두 종료 됐을 때 각각의 결과가 모두 80개로 동일한 결과가 나오는 불상사가 생기게 됩니다. 이러한 이유는 static이 가지고 있는 '공간을 공유' 한다는 특징 때문입니다.

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