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김영한의 실전 자바 - 고급 1편, 멀티스레드와 동시성

원자적 연산 - 성능 테스트

멀티스레드일 때 테스트 결과 공유

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수정됨

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영한님이 단일 스레드일 때 테스트 하셨는데요.

멀티 스레드일 때 테스트 결과도 궁금하신 분들이 있을 것 같아 공유 드립니다 :)

빠른 테스트를 위해서 sleep 은 사용하지 않았습니다.

 

public class IncrementPerformanceMain {

    public static final int COUNT = 1_000_000;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test(new BasicInteger());
        test(new VolatileInteger());
        test(new SyncInteger());
        test(new MyAtomicInteger());
    }

    private static void test(IncrementInteger incrementInteger) throws InterruptedException {
        long startMs = System.currentTimeMillis();

        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
                    incrementInteger.increment();
                }
            }
        };

        ArrayList<Thread> threads = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            threads.add(thread);
            thread.start();
        }

        for (Thread thread : threads) {
            thread.join(); // 모든 스레드가 종료 될 때 까지 기다림
        }

        long endMs = System.currentTimeMillis();

        System.out.println(
                incrementInteger.getClass().getSimpleName() + ": ms=" + (endMs - startMs) + ", result=" + incrementInteger.get());
    }
}

 

결과


BasicInteger: ms=32, result=88652038
VolatileInteger: ms=3653, result=17721836
SyncInteger: ms=4882, result=100000000
MyAtomicInteger: ms=6953, result=100000000

 

MyAtomicInteger 보다 SyncInteger 가 성능이 좋은 이유는 CAS 는 기본적으로 락보다는 빠르지만, 경쟁이 심하면 CAS 실패로 재시도를 반복하기 때문에 성능이 락보다 안나오고 있는 것으로 보이네요.

추가로 BasicInteger 에 비해서 VolatileInteger 의 손실율이 큰 이유는 모두가 동시에 메인 메모리에 접근하게 되면서 발생한 문제로 보이네요.
비유적으로 설명하면

  • BasicInteger: 각자 수첩(캐시)에 메모하고 나중에 합침
    → 충돌 적고, 결과는 꽤 괜찮음 (운이 좋으면)

  • VolatileInteger: 100명이 하나의 화이트보드(메인 메모리)에 동시에 적으려는 상황
    → 끊임없는 덮어쓰기, 충돌 많음 → 결과는 엉망

 

감사합니다. ^0^

답변 1

0

안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 개발하는쿼카님.

멀티스레드 환경에서 다양한 Integer 타입의 성능 테스트 결과를 공유해 주셔서 감사합니다. 이와 관련해 유사한 질문에 답변된 내용을 추가로 안내드리겠습니다.

질문해주신 내용은 CAS의 특성과 멀티스레드 환경에서의 메모리 동작 방식과 관련이 깊은데요, 아래 몇 가지 포인트로 설명드리겠습니다.

1. MyAtomicInteger vs. SyncInteger

  • CAS (Compare-And-Swap): 락을 사용하지 않는 병렬 처리를 가능하게 하지만, 여러 스레드가 동시에 같은 변수를 수정하려고 시도하면 실패하여 재시도해야 하는 횟수가 늘어납니다. 특히 경쟁이 심한 환경에서는 성능 손실이 발생할 수 있습니다.

  • Synchronized: 스레드 간 경쟁을 막기 위해 락을 사용하여 하나의 스레드만 임계 구역에 접근할 수 있도록 제어합니다. 따라서 오버헤드가 있지만, 경쟁 상황에서는 CAS보다 효과적일 수 있습니다.

2. BasicInteger vs. VolatileInteger

  • BasicInteger는 연산 자체가 캐시에 머무르기 때문에 일관되지 않은 결과가 나오겠지만, 스레드 간의 경쟁이 적습니다.

  • VolatileInteger는 모든 스레드가 메모리를 직접 참조하여 업데이트하는 구조인데, 이는 메모리 충돌과 스레드 경합이 발생하여 성능 손실을 유발할 수 있습니다. 모든 스레드가 메모리와 직접 상호작용하기 때문에 결과 값이 일관되지 않을 수 있습니다.

다른 학습자분들께서도 동일한 주제에서 궁금해할 만한 사례들이 있어 아래 링크들을 참고하시길 권장합니다:

  1. compareAndSet()에 대해 질문 있습니다.: CAS의 작동 원리에 대한 질의응답입니다.

  2. volatile: Volatile 키워드의 메모리 가시성과 관련된 설명입니다.

이 자료들은 CAS와 동시성 제어 메커니즘에 대한 이해를 더욱 깊게 할 수 있는 좋은 참고 자료가 될 것입니다.

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.

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