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Java Synchronized with String intern()

Date

2024/02/24

Tag

Java

Thread

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Synchronized

Java는 멀티 스레드 환경에서 동시성 제어를 하기 위해 여러 방법을 지원한다.

•

Lock

•

Synchronized

•

Concurrent Collections

•

등등

Synchronized는 동시성 제어를 위한 가장 기초적인 방법으로, 특정 객체를 잠금(lock)으로써 임계 영역을 설정한다.

synchronized(obj) {
	// 임계 영역(critical section)
}
Java
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메서드 대상으로 Synchronized를 사용할 수 있지만 이 또한 클래스 객체를 잠금(lock) 하여 임계 영역을 설정하는 것이다.

class foo {
	synchronized void someAction() {
		// code
	}
}

class foo {
	void someAction() {
		synchronized(this) {
			// code
		}
	}
}
Java
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주의 사항

하지만 Synchronized에 잠금 객체를 문자열(String)을 사용하는 경우 주의가 필요하다.

만약 다음과 같이 문자열을 “+” 연산자로 합치고 잠금 객체로 사용할 경우 문제가 발생한다.

public class SynchronizedString {

  private int value = 0;

  public void incrementValue(long id) {
    synchronized ("lock" + id) {
      value++;
      System.out.println("value: " + value);
    }
  }

  public int getValue() {
    return value;
  }
}

@Test
@DisplayName("문자열 동기화 테스트")
void test_synchronized_string() throws InterruptedException {
  // given
  SynchronizedString synchronizedString = new SynchronizedString();

  // when
  int count = 10000;
  ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(20);
  CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);

  for (int i = 0; i < count; i++) {
    executorService.execute(() -> {
      synchronizedString.incrementValue(1L);
      countDownLatch.countDown();
    });
  }

  countDownLatch.await();

  // then
	// 테스트가 실패한다.
  assertEquals(count, synchronizedString.getValue());
}
Java
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이유는 (“lock” + id) 부분 때문이다. Java에서 문자열은 불변성(immutable)을 가지는데, 이 특성으로 문자열은 한번 생성되면 수정이 불가능하고 “+” 연산자를 사용하게 된다면 새로운 문자열 객체를 생성하게 된다. 그래서 힙 메모리 상 주소가 다르기 때문에 동일 객체로 인식하지 않아 정상적으로 동기화가 되지 않는다.

스레드마다 새로운 문자열에 lock을 건다.

해결 방법

해결 방법은 새로 생성한 문자열에 대해 lock을 거는 게 아닌, String Pool에 있는 문자열에 대해 lock을 거는 것이다. Spring Pool에 접근하기 위해서는 intern() 메서드를 사용한다. intern() 메서드를 호출하면 String Pool에 존재하는 문자열이라면 풀의 문자열을 반환하고, 없다면 풀에 등록 후 반환한다.

public void incrementValueWithIntern(long id) {
  synchronized (("lock" + id).intern()) {
    value++;
    System.out.println("value: " + value);
  }
}
Java
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intern() 메서드로 동일한 문자열에 lock을 건다.

소스 코드

https://github.com/eTaphee/synchronized-string

부록

실제로 개발 시 문자열을 synchronized 객체로 사용할 일은 드물거나 없겠지만, 동시성 구현 과제를 진행하면서 알게 된 사실이다. 원래도 String Pool과 intern()에 대해서 알고 있었지만 처음 겪은 케이스라 정리하게 됐다.

intern() 메서드를 사용하면 결국 String Pool에 있는 문자열을 비교할 텐데 그럼 속도가 더 느리지 않을까 하여 검색해본 내용이다.

Java String intern(): Performance impact

https://www.youtube.com/watch?v=uRAGAnWVrH0

결론은 intern() 메서드는 문자열 풀에 있는 값에 대해 equals()을 수행하기 때문에 속도 측면에서는 느릴 수밖에 없다.