자바의 ThreadLocal 이란?

자바의 ThreadLocal 이란?

• 오직 같은 스레드에 의해서만 쓰이거나 읽혀질 수 있는 변수를 만들기 위한 클래스이다.
• 제네릭 타입의 객체 하나만 읽거나 쓰는 용도이다.
• 각각의 스레드가 독립적인 공간을 가지고 변수를 다룰 수 있게 만든다.
• 스레드는 독립적으로 초기화된 변수의 자체 복사본을 가질 수 있다.
• ThreadLocal 인스턴스는 보통 상태를 스레드에 연결하려고 하는 클래스의 비공개 정적 필드로 사용된다.
  • 이 이유에 대해선 아래에서 설명한다.
  • 주로 user ID 나 transaction ID 와 같은 것에 많이 쓰인다.

왜 ThreadLocal 은 private & static 하게 사용되는가?

private 을 사용하는 이유

• 비공개로 선언해야 다른 클래스에서 해당 스레드의 ThreadLocal 에 직접 접근할 수 없기 때문이다.
• 오직 메서드를 통해서만 접근해야 하며 데이터의 무결성을 보호하는데 도움을 준다

static 을 사용하는 이유

자바에서 static 키워드는 해당 필드가 인스턴스와 연관이 있다기 보다는 클래스 자체와 연관이 되어 있다는 뜻으로 많이 쓰인다.
ThreadLocal 변수의 경우 각 스레드가 변수 자체의 복사본을 가질 수 있기 때문에 이 점이 중요하다.

• ThreadLocal 변수가 정적으로 선언되지 않는다면, 각 인스턴스가 ThreadLocal 을 가지는 형태가 되어 고유한 값을 가질 수 없다.
• 정적으로 선언해야만 ClassLoader 가 가비지 수집될 때(즉, 보통 애플리케이션이 실제로 중지될 때)에만 가비지 수집이 일어나며 이것이 우리가 ThreadLocal 에게 기대하는 바이다.
  • 정적으로 선언하지 않으면, 인스턴스가 가비지컬렉션 될 때 ThreadLocal 이 가비지 컬렉션 될 수 있으며 스레드에 대한 액세스가 필요한 스레드는 여전히 실행 중이어서 문제가 발생할 수 있다.

용례

• ThreadLocal 의 중요한 용례는 어떤 객체가 스레드에 안전하지 않지만 멀티스레드 환경에서 해당 객체를 사용하고 싶을 때이다. 객체의 인스턴스를 각 스레드와 연결하여 각 스레드가 안전하게 격리된 자체 스레드 안전 인스턴스를 갖게만들 수 있다.

ThreadLocal 변수를 선언

• 위에 언급한 이유로 일반적으로 비공개 정적 필드를 생성하여 클래스에서 ThreadLocal 변수를 선언한다.
• 선언 후 일반적으론 withInitial() 이라는 메서드를 이용해 값을 초기화해준다.
• 초기 스레드 아이디를 0 이라고 가정하면 아래와 같다.

private static ThreadLocal<Integer> threadId = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

ThreadLocal 변수를 설정

• set() 메서드를 이용하여 thread ID 를 랜덤하게 설정해준다.

threadId.set((int) (Math.random() * 100));

ThreadLocal 값을 이용

• get() 메서드를 이용하여 설정한 값을 이용한다.

Integer value = threadId.get();

주의: ThreadLocal 변수 제거

• 사용이 끝났으면 remove() 메서드를 통해 ThreadLocal 변수를 제거해주는 편이 좋다.
• 제거하지 않으면 스레드의 수명이 작업보다 훨신 길어질 수 있어서 메모리 누수가 발생할 수 있다.
• 이 부분은 static 과 관련이 있을 것이다.

threadId.remove();

대략적인 전체 용례 코드 살펴보기

public class ThreadLocalExample {

    private static ThreadLocal<Integer> threadId = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

    private static class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            threadId.set((int) (Math.random() * 100));
            System.out.println("Thread Value: " + threadId.get());
            threadId.remove();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new MyRunnable()).start();
        }
    }
}

• 10 개의 스레드를 생성하고 각 스레드에서 threadId 에 임의의 값을 설정하고 프린트한다.
• threadId 는 ThreadLocal 이므로 각 스레드는 독립적으로 초기화된 threadId 복사본을 갖게 되며 서로 간섭하지 않는다.