synchronized와 메모리 가시성

Question

각각의 CPU 코어에는 각각의 캐시 메모리가 있고 여기에 임의의 쓰레드가 할당되어 실행된다고 하셨습니다. RAM에서 캐시 메모리를 가져올 때 primitive type은 직접 값을 가져오므로 메모리 가시성 문제가 발생할 수 있지만 참조값을 가져오는 경우에는 캐시 메모리에서도 참조를 하게되므로 가시성 문제가 존재할 수 없는 구조인가요? synchronized 메서드 안에서 사용된 멤버 변수의 경우 자동적으로 volatile 로 처리된다고 이해하면 될까요? 항상 감사합니다!

인프런 AI 인턴 · Answer

안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 티티티님. 질문을 주셔서 감사합니다. 멀티스레드 환경에서의 메모리 가시성과 synchronized 에 대한 이해는 중요한 주제입니다. 두 가지 질문에 대해 답변을 드리겠습니다. 메모리 가시성 문제 : CPU 코어의 캐시 메모리는 각각의 CPU 코어가 개별적으로 데이터를 저장하고 처리할 수 있게 해줍니다. 이로 인해 여러 스레드가 동일한 변수를 접근할 때 각 스레드가 다른 값을 볼 수 있는 문제가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 primitive type은 값을 직접 저장하지만, 참조형 데이터는 객체의 메모리 주소를 저장하므로 참조 자체는 가시성 문제에서 자유롭다고 생각할 수 있습니다. 그러나 이는 잘못된 이해일 수 있습니다. 객체 참조를 통해 접근하는 값(객체의 내부 상태)은 여전히 캐시 코히런시 문제의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 객체의 상태도 정확하게 동기화되지 않는 한 가시성 문제가 발생할 수 있습니다. synchronized 와 volatile 의 관계 : synchronized 키워드는 스레드 간의 상호 배타적 실행을 보장할 뿐만 아니라, 엔트리 및 종료 시점에 메모리 장벽(memory barrier)을 설정하여 스레드 간의 메모리 가시성을 제공합니다. 따라서 synchronized 블록이나 메서드 내에서 사용하는 변수들은 해당 범위 내에서는 volatile 처럼 동작하여 가시성 문제를 피할 수 있습니다. 하지만, synchronized 자체가 변수를 volatile 로 만드는 것은 아닙니다. 두 키워드는 서로 다른 용도로 사용될 수 있으며, volatile 은 단순히 변수의 가시성을 보장하지만 동기화를 보장하지는 않습니다. 아래 링크된 자료들은 여러분의 이해를 돕기 위해 유사한 주제에 대한 답변을 포함합니다: 멀티 스레드 관련 질문이 있습니다. 여기서 상세한 동시성과 동기화에 대한 개념들을 추가적으로 확인하실 수 있습니다. 저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다. 현재 베타 기능으로 답변이 만족스럽지 않을 수 있는 점 양해 부탁드립니다. 🙏 추가적으로 궁금한 점이 있으시면, 이어서 질문해 주세요. 곧 지식공유자께서 답변해 주실 것입니다.