Java에서 wait() 메서드와 notify() notifyall() 메서드 사용하기

wait() 메서드와 notify(), notifyAll() 메서드의 상호관계

wait(), notify(), notifyAll()은 Java에서 스레드 간의 상호작용을 위해 사용되는 메서드입니다. 이들 메서드는 Object 클래스에 정의되어 있으며, synchronized 키워드를 사용하여 동기화된 메서드 또는 블록 내에서 호출해야 합니다.

• wait(): 스레드가 대기 상태로 들어가며, 다른 스레드에 의해 notify() 또는 notifyAll()이 호출될 때까지 기다립니다. wait()을 호출하면 현재 스레드가 해당 객체의 모니터 락을 놓고 대기하게 됩니다.
• notify(): 대기 중인 스레드 중 하나를 임의로 선택하여 깨웁니다. 선택된 스레드는 실행 가능한 상태가 되지만, 모니터 락을 얻기 위해 경쟁해야 합니다. 여러 개의 스레드가 대기 중인 경우, 어떤 스레드가 깨어날지는 알 수 없습니다.
• notifyAll(): 대기 중인 모든 스레드를 깨웁니다. 대기 중인 모든 스레드가 실행 가능한 상태가 되지만, 모니터 락을 얻기 위해 경쟁해야 합니다.

notify()와 notifyAll()은 wait()을 호출한 스레드를 깨울 수 있습니다. 그러나 notifyAll()은 모든 대기 중인 스레드를 깨우므로, 경쟁 상황에서 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서, 필요한 경우에만 notify()를 사용하는 것이 좋습니다.

또한, wait(), notify(), notifyAll()은 반드시 동기화 블록 내에서 호출되어야 하며, 해당 객체의 모니터 락이 소유되어야 합니다. 그렇지 않으면 IllegalMonitorStateException이 발생합니다.

예시코드

아래는 wait() 메서드와 notifyAll() 메서드를 사용하는 예시 코드입니다:

  
import org.junit.Test;  
  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
  
class TestLibrary {  
  
    public List<String> books = new ArrayList<>();  
    private static TestLibrary library = null;  
  
    public static TestLibrary getLibrary() {  
  
        if (library == null) {  
            library = new TestLibrary();  
        }  
  
        return library;  
    }  
  
  
    public TestLibrary() {  
        books.add("자바의 정석1");  
        books.add("자바의 정석2");  
        books.add("자바의 정석3");  
    }  
  
  
    public synchronized String rendBook() throws InterruptedException {  
  
        Thread currentThread = Thread.currentThread();  
        while (books.isEmpty()) { // 스레드가 깨어 난 후에도 books가 비어있을 수 있기 때문에 while문으로 감싸줌
            System.out.println(currentThread.getName() + " waiting start");  
            wait(); // 스레드 대기
            System.out.println(currentThread.getName() + " waiting end");  
        }  
  
        if (!books.isEmpty()) {  
            String book = books.remove(0);  
            System.out.println(currentThread.getName() + ": " + book + " rend ");  
            return book;  
        } else return null;  
  
    }  
  
    public synchronized void returnBook(String book) {  
        books.add(book);  
        notifyAll(); // 대기중인 스레드를 깨움
        Thread currentThread = Thread.currentThread();  
        System.out.println(currentThread.getName() + ": " + book + " return ");  
    }  
  
}  
  
class Student extends Thread {  
  
    public Student(String name) {  
        super(name);  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
  
        try {  
            TestLibrary library = TestLibrary.getLibrary();  
            String title = library.rendBook();  
            if (title == null) {  
                System.out.println("빌리지 못함");  
                return;            }  
            Thread.sleep(5000);  
            library.returnBook(title);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            System.out.println(e);  
        }  
    }  
}  
  
public class ThreadWaitTest {  
  
    @Test  
    public void test() {  
  
        Student student1 = new Student("학생1");  
        Student student2 = new Student("학생2");  
        Student student3 = new Student("학생3");  
        Student student4 = new Student("학생4");  
        Student student5 = new Student("학생5");  
        Student student6 = new Student("학생6");  
  
        student1.start();  
        student2.start();  
        student3.start();  
        student4.start();  
        student5.start();  
        student6.start();  
  
        while (true); // 스레드 테스트이기 때문에 메인 스레드가 종료되지 않도록 함  
    }  
}

위의 예시 코드는 도서관을 구현한 TestLibrary 클래스와, 도서관에서 책을 빌리는 학생을 구현한 Student 클래스, 그리고 테스트를 위한 ThreadWaitTest 클래스로 구성되어 있습니다. 책 대여시 rendBook() 메서드를 호출하면, 도서관에 책이 없으면 대기 상태로 들어가고, 책이 있으면 책을 빌립니다. 책 반납시 returnBook() 메서드를 호출하면, 책을 반납하고 대기 중인 스레드를 깨웁니다.

결과:

학생2: 자바의 정석1 rend
학생1: 자바의 정석2 rend
학생3: 자바의 정석3 rend
학생4 waiting start
학생5 waiting start
학생6 waiting start
학생2: 자바의 정석1 return
학생4 waiting end
학생4: 자바의 정석1 rend
학생3: 자바의 정석3 return
학생1: 자바의 정석2 return
학생6 waiting end
학생6: 자바의 정석3 rend
학생5 waiting end
학생5: 자바의 정석2 rend