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Future, Callable, Executor를 이용한 Thread

1. ExecutorService

-  자바5에서 멀티스레드와 콜백을 간편하게 사용하기 위하여 ExecutorService를 사용한다.

1) 사용법

- 작업 대상의 Callable 객체를 만들고 ExecutorService에 등록한 다음 Future 객체를 반환 받는다.

- 작업 결과는 Future를 통해 얻는다.

2. 예제

1) FindMax.java

import java.util.concurrent.Callable; public class FindMax implements Callable<Integer>{ private int[] data; private int start; private int end; FindMax(int[] data, int start, int end){ this.data = data; this.start = start; this.end = end; } public Integer call() { int max = 0; for(int i = start; i<end; i++) { if(data[i] > max) { max = data[i]; } } return max; } }

- 값을 비교하여 max값을 반환 한다.

- Callable 인터페이스는 어떤 값도 반환하는 call() 를 제공한다.

2) MultiThreadMaxFinder.java

import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; public class MultiThreadMaxFinder { public static int max(int[] data) throws InterruptedException, ExecutionException { if(data.length == 1) { return data[0]; }else if(data.length == 0) { throw new IllegalArgumentException(); } //작업 분할 FindMax task1 = new FindMax(data, 0, data.length/2); FindMax task2 = new FindMax(data, data.length/2, data.length); //두 개의 스레드 생 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Integer> future1 = service.submit(task1); Future<Integer> future2 = service.submit(task2); return Math.max(future1.get(), future2.get()); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { int[] values = {1,4,5,7,10,2,77,100,55,9,11,23}; System.out.println(MultiThreadMaxFinder.max(values)); } }

- Callable 객체를 Executor 에 추가하여 사용한다.

- Executor는 각 객체의 스레드 실행

3. 장점

- 멀티 코어 환경에서 두배의 가까운 성능을 보인다. 

- 비동기 문제를 해결 할 수 있다.

Thread에서 데이터 반환(폴링, 콜백) - Receive data by using thread polling, callback

1. thread의 데이터 반환

- run(), start() 는 어떤 값도 반환하지 않는다. 

- 특정한 방법이 필요하다

2. 일반 적인 데이터 반환

1) ThreadTest.java

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest implements Runnable{ private String fileName; private String result; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); //결과 셋 result = fileName; } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public String getResult() { return result; } }

- getResult() 를 이용하여 파일 쓰기가 끝나면 파일 이름을 반환한다.

2) ThreadInterface.java

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; for(String filename : files) { ThreadTest tt = new ThreadTest(filename); Thread t = new Thread(tt); t.start(); //결과 출력 System.out.println(tt.getResult()); } } }

- getResult() 를 호출하여 확인한다.

3) 문제

- 그러나 콘솔에는 null 값이 출력되거나 운 좋다면 파일 명이 나올 수 있다.

- 스레드의 처리 속도와 main() 의 속도가 불일치(경쟁조건) 하다.

3.  폴링(polling)을 이용한 경쟁조건 해결

1) 폴링(polling) 이란?

-  동기화를 목적으로 상태를 주기적으로 검사하여 일정 조건이 만족하면 처리하는 방법

2) 위의 문제 해결

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; ThreadTest[] tt = new ThreadTest[files.length]; for(int i = 0; i<files.length; i++) { tt[i] = new ThreadTest(files[i]); Thread t = new Thread(tt[i]); t.start(); } for(int i = 0; i<files.length; i++) { //결과 출력 while(true) { if(tt[i].getResult() != null) { System.out.println(tt[i].getResult()); break; } } } } }

- 반복적으로 null 을 체크하여 아니라면 출력한다.

3) 문제

- 체크하기 위하여 너무 많은 일을 한다.

- 메인 스레드가 작업종료 상태를 계속 확인해야 하기 때문에 다른 스레드가 일할 시간 없다(성능저하)

4. 콜백(callback) 으로 문제 해결

1) 콜백(callback) 이란?

- 단일 스레드의 작업이 끝났을 때 자신을 생성한 클래스를 호출하여  메인 스레드에게 결과를 알려준다.

- 폴링의 무한 루프로 결과값을 체크하는 문제 해결

1) ThreadTest.java

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest implements Runnable{ private String fileName; private String result; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); //결과 셋 ThreadInterface.ThreadResult(fileName); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public String getResult() { return result; } }

- 정적 메소드를 호출하여 결과값을 전달한다.

2) ThreadInterface.java

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void ThreadResult(String name) { System.out.println(name); } public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; ThreadTest[] tt = new ThreadTest[files.length]; for(int i = 0; i<files.length; i++) { tt[i] = new ThreadTest(files[i]); Thread t = new Thread(tt[i]); t.start(); } } }

- 반환 값을 받기위한 정적메소드 

3) 개선

- 정적메소드를 호출하는 것보다 인스턴스를 생성하여 반환값을 받는 것이 더 좋다.

4) 문제

- 스레드의 순서가 없다. 먼저 종료되는 스레드의 결과를 먼저 받는다.

- 순서가 필요한 결과 값이라면 다른 방법이 필요하다.(Future, callable, Executor)

Thread 만들기 -  To create Threads

1. Thread 생성

1)  Thread클래스를 서브 클래싱해서 run()를 오버라이드 하는 방법

2) Runnable 인터페이스 구현하여 Runnable 객체를 Thread 생성자로 전달하는 방법

2. Thread의 run()

- 스레드의 시작과 끝이다.

- 단일 스레드는 main()가 반환될 때 종료되고 멀티 스레드는 run()메소드가 반환될 때 종료된다.

3. Thread클래스 서브 클래싱 하는법

- FileOutputStream 을 이용하여 여러 파일을 생성하는 스레드

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest extends Thread{ private String fileName; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; for(String filename : files) { Thread t = new ThreadTest(filename); t.start(); } } }

- main() 에서 파일 명의 갯수 만큼 thread를 생성한다.

- 생성자를 이용하여 스레드에 정보를 전달 했다.

1) 서브 클래싱 주의

- Thread의 서브 클래스를 만들었다면, run() 이 외에는 아무것도 오버라이드 해선 안된다.

- 다른 메소드(start(), interrupt()...)  특별한 목적이나 가상머신과의 통신에 사용된다.

4. Runnable 인터페이스 구현

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest implements Runnable{ private String fileName; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; for(String filename : files) { ThreadTest tt = new ThreadTest(filename); Thread t = new Thread(tt); t.start(); } } }

- 서브 클래싱과 비슷하지만 객체를 전달받아 thread를 생성하는 방법만 다르다

InputStream  - 입력스트림

1. java.io.InputStream

- 자바에서 제공하는 기본 입력 클래스이다.

- 바이트 데이터를 읽는데 사용한다.

- 서브 클래스로 인스턴스를 작성해도 InputStream으로 반환된다(다형성)

1) FileInputStream : 파일로부터 데이터를 읽는데 사용

2) TelnetInputStream : 네트워크 연결로 부터 읽음

3) ByteArrayInputstream : 바이트 배열로 부터 읽음

2. read() 

- InputStream의 기본 메소드

- 단일바이트를 읽으며 0~255 사이의 정수 타입을 반환한다.

- 스트림이 끝에 도달하면 -1을 반환 한다.

- 추상 메소드로 선언되어 있어 서브클래스(ByteArrayInput....등)에서 수정할 필요가 있다.

package selenium; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; public class InputStream { public static void main(String[]args){ try{ FileInputStream in = new FileInputStream("D:\\input.txt"); byte[] input = new byte[10]; for(int i = 0; i<input.length; i++){ int b = in.read(); if(b == -1){ break; } input[i] = (byte) b; } }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } }

- int 타입을 반환한다.

- 1byte 씩 읽는 것은 매우 비효율적이다 그래서 배열로 한번에 반환하는 read() 함수가 있다.

3. read(byte[] input), read(byte[] input, int offset, int length)

- read(byte[] input) : 배열의 크기만큼 읽는다.

- read(byte[] input, int offset, int length) : offset 부터 length까지 읽는다.

- 스트림의 끝에 도달하면 -1을 반환한다.

int bytesRead = 0; int byteToRead = 1024; byte[] input = new byte[byteToRead]; while(bytesRead < byteToRead){ bytesRead += in.read(input, bytesRead, bytesToRead-bytesRead); }

- 위 소스는 네트워크 스트림에서 자주사용된다.(실제 읽고자 하는 바이트의 크기가 보장되어야 하는 상황에서 사용)