[주니어 백엔드 개발자가 반드시 알아야 할 실무 지식] 6장 동시성 데이터가 꼬이기 전에 잡아야 한다

🔥 동시성, 데이터가 꼬이기 전에 잡아야 한다.

🚀 서버와 동시 실행

• 클라이언트 요청마다 스레드를 할당해서 처리

• 비동기 IO (또는 논블로킹 IO) 를 사용해서 처리

public class Increaser {
    private int count = 0;

    public void inc() {
        count = count + 1;
    }

    public void getCount() {
        return count;
    }
}

🎯 경쟁 상태

🚀 잘못된 데이터 공유로 인한 문제 예시

public class PayService {
    private Long payId;

    public PayResp Pay(PayRequest req) {
        /*...*/
        this.payId = genPayId(); // 1. `genPayId()` 로 생성한 값을 `payId` 에 할당
        saveTemp(this.payId, req); // 2. `payId` 필드를 이용해서 임시 저장
        PayResp resp = sendPayData(this.payId, _); // 3. `sendPayData()` 호출의 결과를 `resp` 에 저장
        applyResponse(resp); // 4. `applyResponse()` 호출
        return resp;
    }

    private void applyResponse(PayResp resp) {
        PayData payData = createPayDataFromResp(resp); // 4-1. `resp` 로 `PayData` 생성
        updatePayData(this.payId, payData); // 4-2. `updatePayData()` 메서드에 `payId` 필드로 전달
    }
}

🚀 프로세스 수준에서의 동시 접근 제어

🎯 잠금(lock)을 이용한 접근 제어

1. 잠금 획득

2. 공유 자원 접근 (임계 영역)

3. 잠금 해제

🎯 synchronized 와 ReentrantLock

🎯 뮤텍스 (mutex)

🎯 동시 접근 제어를 위한 구성 요소

🎯 세마포어

1. 세마포어에서 퍼밋 획득 (하용 가능 숫자 1 감소)

2. 코드 실행

3. 세마포어에 퍼밋 반환 (허용 가능 숫자 1 증가)

• 쓰기 잠금은 한 번에 한 스레드만 구할 수 있다.

• 읽기 잠금은 한 번에 여러 스레드가 구할 수 있다.

• 한 스레드가 쓰기 잠금을 획득했다면 쓰기 잠금이 해제될 때까지 읽기 잠금을 구할 수 없다.

• 읽기 잠금을 획득한 모든 스레드가 읽기 잠금을 해제할 때까지 쓰기 잠금을 구할 수 없다.

🎯 원자적 타입(Atomic Type)

public class Increaser {
    private int count = 0;

    public void inc() {
        count = count + 1;
    }
}

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Increaser {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private int count = 0;

    public void inc() {
        lock.lock();
        try {
            count = count + 1;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Increaser {
    private AtomicInteger count = 0;

    public void inc() {
        count.incrementAndGet(); // 다중 스레드 문제없이 값을 1 증가 시킴
    }
}

🎯 CAS

🎯 동시성 지원 컬렉션

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;

public static void main(String[] args) {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(map);
    syncMap.put("key1", "value1"); // put 메서드는 내부적으로 synchronized 로 처리 됨
}

import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

public static void main(String[] args) {
    ConcurrentMap<String, String> map = new ConcurrentMap<>();
    map.put("key1", "value1"); // 동시성 지원 컬렉션은 잠금 범위를 최소화 한다.
}

🚀 DB 와 동시성

🎯 비관적, 낙관적

🎯 선점(비관적) 잠금

# MySQL 예시
SELECT * FROM 테이블 WHERE 조건
FOR UPDATE

• 분산 잠금 분산 잠금은 여러 프로세스가 동시에 동일한 자원에 접근하지 못하도록 막는 방법이다. 앞에서 설명한 잠금과 큰 차이는 없지만 분산 잠금은 여러 프로세스 간에 잠금 처리를 한다는 점에서 차이가 있다. 간단한 분산 잠금은 DB 에서 제공하는 선점 잠금을 이용해 구현하고 트래픽이 많다면 레디스를 이용해 분산 잠금을 구현하는 것을 고려해보자.

🎯 비선점(낙관적) 잠금

1. SELECT 쿼리를 실행할 때 version 컬럼을 함께 조회한다.
1. SELECT .., version FROM 테이블 WHERE id = 아이디

2. 로직 수행

3. UPDATE 쿼리를 실행할 때 version 컬럼을 1 증가시킨다. 이때 version 컬럼 값이 1에서 조회한 값과 같은지 비교하는 조건을 WHERE 절에 추가한다.
1. UPDATE 테이블 SET .., version = version + 1 WHERE id = 아이디 AND version = [1에서 조회한 version ㄱ밧]

4. UPDATE 결과로 변경된 행 개수가 0 이면, 이미 다른 트랜잭션에서 version 값을 증가 시킨 것이다. (롤백)

5. UPDATE 결과로 변경된 행 개수가 0 보다 크면, 다른 트랜잭션보다 먼저 데이터 변경에 성공한 것이다. (커밋)

🎯 외부 연동과 잠금

🎯 증분 쿼리

🚀 잠금 사용 시 주의 사항

🎯 잠금 해제하기

🎯 대기 시간 지정하기

🎯 교착 상태(deadlock) 피하기

• 자원 A 잠금 획득

• 자원 B 잠금 획득

• 자원 A 용량 감소

• 자원 B 용량 감소

• 자원 A 잠금 해제

• 자원 B 잠금 해제

• 잠금 대기 시간 제한

• 지정한 순서대로 잠금 획득

🎯 라이브락(livelock)

🎯 기아(starvation) 상태

🚀 단일 스레드로 처리하기

• 한 스레드만 상태에 접근하기 위한 구조

🎯 성능은?