Concurrency

1. Concept of concurrency and Java thread

2. Java thread

3. RxJava

4. Kotlin Coroutine

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Sample

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Chapter 1 - Concept of concurrency

Process 란?

• 컴퓨터에 설치된 프로그램들이 실행되어 메모리에 올려진 상태이다.

• CPU에 있는 코어 개수에 따라 동시에 실행시킬 수 있는 프로세스의 개수가 다르다.

• 프로세스들이 Context-Switching을 통해 번갈아가며 실행되기 때문에 마치 실행되고 있는 프로그램들이 동시에 작동하는 것처럼 느껴진다.

Thread 란?

• 프로세스 내에 존재하는 컴퓨터 자원이며, 한 프로세스 내에서 프로그래밍적으로는 독립적으로 실행되는 코드를 의미한다.

• 프로세스와 달리 메모리를 공유한다 == 다른 쓰레드와 변수 같은 것들을 공유할 수 있다.

동기(synchronous) 작업 vs 비동기(asynchronous) 작업

• 동기 코드

fun main(){
    //5초를 기다려야 한다.
    //만약 안드로이드의 메인 쓰레드라면 5초동안 앱이 멈춘 것 처럼 보인다.
    longTask()
}


fun longTask() : Int {
    Thread.sleep(5000)
    return 10
}

• 비동기 코드

fun main(){
    //5초를 기다리지 않고, 콜백을 전달해서 작업이 완료되면 결과를 전달받는다.
    longTask {result:Int->

    }
}


fun longTask(callback : (Int) -> Unit) {
    thread {
        Thread.sleep(5000)
        callback(10)
    }
}

• 어플리케이션에서는 비동기 작업을 해주기 위해 메인 쓰레드가 아닌 다른 쓰레드를 만들어서 이용해주어야 한다.

다음과 같은 비디오를 다운로드 받는 함수가 동기, 비동기로 구현이 되어있다.

private fun downloadVideoSync(): Video {
    Thread.sleep(5000)
    val video = Video("Sync Video", 5000)
    return video
}

private fun downloadVideoAsync(callback: (Video) -> Unit) {
    thread {
        Thread.sleep(5000)
        val video = Video("Async Video", 5000)
        callback(video)
    }
}

버튼을 눌렀을 때 각각 작업을 실행하고 TextView 에 작업 결과를 보여주고 싶다.

/**
 * 동기화 코드를 이용한 비디오 다운로드 및 UI에 표시하기
 */
syncDownButton.setOnClickListener {
    val video = downloadVideoSync()
    syncDownResultTextView.text = video.toString()
}

/**
 * 비동기화 코드와 콜백 패턴을 이용한 비디오 다운로드 및 UI에 표시하기
 * 
 * Main Thread에서만 UI작업을 해줄 수 있기 때문에 코드가 많이 더러워진다.
 * 
 * 
 */
asyncDownButton.setOnClickListener {
    downloadVideoAsync { video->
        val message = Message.obtain()
        message.obj = video

        val handler = Handler(Looper.getMainLooper()) {message->
            
            val video = message.obj as Video

            asyncDownResultTextView.text = video.toString()

            true
        }

        handler.sendMessage(message)

    }
}

사실 비동기 코드를 조금 극단적으로 보여주기 위해 길게썼는데 다음과 같이 단축이 가능하다.(그래도 김)

asyncDownButton.setOnClickListener {
    downloadVideoAsync { video ->
        activity?.runOnUiThread {
            asyncDownResultTextView.text = video
        }
    }
}

게다가 이 비동기 작업에서의 콜백 패턴이 길어지면 다음과 같은 사태가 벌어질 수도 있다.

안드로이드에서(iOS도 마찬가지) UI 관련 변경은 오직 메인 쓰레드에서만 가능하다.

그래서 콜백 패턴을 이용해 Video 객체를 받아왔음에도 불구하고, 메인 쓰레드로 다시 Video 객체를 보내줘서 UI 업데이트를 해야한다.

• 메인 쓰레드에서 동기 코드의 문제점 => 코드가 실행되는 동안 앱이 멈춘 것처럼 보인다(ANR 상태 = Application Not Response)

• 비동기 코드의 문제점 => 쓰레드 관리가 까다롭고, 적절한 시기에 취소시켜주기도 어려우며, 작성해야 할 코드가 많아진다.

• Kotlin Coroutine => 메인 쓰레드에서 동기 코드를 써도 비동기처럼 실행됨

• RxJava => 비동기 코드를 쉽고 강력하게 작성할 수 있게 도와줌

Concurrency 란?

동시에 두 개 이상의 쓰레드가 동작이 가능합니까?

Concurrency vs Parallelism

• 컴퓨터공학적으로, 어떠한 독립적인 작업이 동시에 이루어지는 것 => Parallelism

• 컴퓨터공학적으로, 어떠한 독립적인 작업이 동시에 이루어지는 것 처럼 보이지만, 순차적으로 실행되는 것 => Concurrency

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Chapter 2 - Java thread usage

Thread

Java에서 쓰레드를 다루는 클래스이다.

다음과 같이 사용이 가능하다.

public class App {

    public static void main(String[] args) {
        Thread myThread = new MyThread();

        myThread.start();

        System.out.println("내 쓰레드가 시작됐다!");
    }
}

class MyThread extends Thread  {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        }catch(InterruptedException ex) {

        }
        System.out.println("Hi I am new Thread!");
    }
}

Thread 를 상속해서, run 메서드를 오버라이딩 해서 원하는 작업을 하고, 우리가 만든 쓰레드 클래스의 객체를 만들어서 start 메서드를 호출함으로써 쓰레드가 시작된다.

내 쓰레드가 시작됐다!
Hi I am new Thread!

Runnable

실행될 수 있는 코드블록을 의미하는 인터페이스이다.

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {

    }
}

쓰레드를 만들 때, 인자로 Runnable 을 전달해주어서 쓰레드에서 실행할 작업을 정의해줄 수도 있다.

public static void main(String[] args) {
    Thread myThread = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //...
        }
    });
    
    myThread.start();

    System.out.println("내 쓰레드가 시작됐다!");
}

익명 클래스로 Runnable 객체를 만들어서 Thread 클래스의 생성자로 전달해준 모습이다.

코틀린에서 쓰레드는 다음과 같이 쉽게 사용이 가능하다.

thread {
    println("코틀린 은 thread 블록으로 해결")
}

그냥 thread 라는 키워드만 붙이고 실행될 블록만 넣어주면 알아서 실행된다.

이건 사실 내부적으로 Java의 Thread 클래스를 사용하는 것이다.

Handler & Looper & Message

Thread와 Runnable 같은 것들이 자바라는 언어에 존재하는 쓰레드를 다루는 클래스들이라고 한다면, Handler 는 안드로이드 프레임워크에 존재하는 것이다.

안드로이드 프레임워크의 쓰레드 관리 클래스들 - 매우 유익

Looper와 Handler는 뗄 수 없는 개념인데, Thread 클래스만 써서 쓰레드를 사용할 수 있지만, 이 것들이 존재하는 이유는 동일한 쓰레드를 이용해 특정한 작업을 계속 처리해주고 싶을 때가 있기 때문이다.

예를 들어, Main Thread에서 UI 업데이트를 한번만 할 것은 아니기 때문에 계속 한 Thread를 살려놓고 특정 작업을 할 수 있게 해주는 것이다.

Looper는 우리가 반복문 Loop 할때 쓰는 그 Loop 이다.

예를 들어 Looper는 내부적으로 다음과 같은 코드로 이루어져 있을 것이다.

while(true) {
    findAnyNewWorkAndExecute()
}

계속 반복문을 돌면서, 처리해야할 작업이 있는 지 찾고, 있다면 해당 쓰레드에게 작업을 하라고 명령해주는 역할이다.

처리해야할 작업이 새롭게 오면, Message Queue에 그 작업을 넣고, 순차적으로 실행한다.

Handler 는 하나의 Looper에 여러 개가 존재할 수 있으며, 이 Looper를 이용해서 쓰레드를 어떻게 사용할 지 메세지를 보내주거나 하는 역할이다.

그래서 우리가 백그라운드 쓰레드에서 Main Thread 에서 실행되는 코드를 실행시켜주고 싶다면, 다음과 같이 코드를 작성해야 하는 것이다.

thread {
    //이 코드는 백그라운드 쓰레드에서 실행됩니다.
    Handler(Looper.getMainLooper()).post(object : Runnable {
        override fun run() {
            //이 코드는 메인 쓰레드에서 실행됩니다.
        }
    })
}

Looper.getMainLooper 는 메인 쓰레드의 Looper를 건내준다.

HandlerThread

우리가 기본적인 Thread를 만들면 한번밖에 못사용하기 때문에, Looper가 를 해당 쓰레드에서 돌려야 한다.

Looper가 돌아야 Message Queue도 생성되어서 쓰레드가 계속 살아있으면서 명령을 대기하게 된다.

이를 간편하게 도와주는 것이 HandlerThread 클래스이다.

val thread = HandlerThread("My Handler Thread")
thread.start()

val handler = Handler(thread.looper) //Error

handler.post {
    //이 코드는 우리의 MyThreadWithLooper 객체의 쓰레드에서 실행됩니다.
}

HandlerThread 로 만든 객체는 Looper(또한 Message Queue) 를 갖고있기 때문에 이 Looper를 Handler의 생성자로 전달하면, 핸들러를 이용해 계속 해당 쓰레드에서 원하는 작업을 시켜줄 수 있다.

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Chapter 3 - RxJava

• 추후 블로그에 처음부터 자세히 포스팅 예정

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Chapter 4 - Kotlin Coroutine

• 블로그에 포스팅 중(미완)