Interlocked 클래스

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멀티쓰레딩 프로그래밍에서 공유 데이터에 대한 동시 접근은 데이터 무결성 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, .NET 프레임워크는 Interlocked 클래스를 제공하여 변수의 원자적(atomic) 연산을 지원합니다. 이 글에서는 Interlocked 클래스의 개념, 사용법, 그리고 멀티쓰레딩 환경에서의 중요성에 대해 알아보겠습니다.

Interlocked 클래스란?

Interlocked 클래스는 멀티쓰레딩 프로그램에서 공유 자원에 대한 원자적 연산을 수행하는 정적 메서드의 집합을 제공합니다. "원자적"이란 연산이 중단되거나 분할될 수 없는 것을 의미하며, Interlocked를 통해 실행된 연산은 완전히 수행되거나 전혀 수행되지 않습니다. 이는 공유 데이터에 대한 동시성 접근이 있을 때 일관성과 데이터 무결성을 보장합니다.

Interlocked의 주요 메서드

• Increment(ref int location): 지정된 변수의 값을 원자적으로 1 증가시킵니다.
• Decrement(ref int location): 지정된 변수의 값을 원자적으로 1 감소시킵니다.
• Add(ref int location1, int value): 첫 번째 매개변수에 두 번째 매개변수의 값을 원자적으로 더합니다.
• Exchange(ref int location1, int value): 지정된 변수의 값을 원자적으로 다른 값으로 설정하고, 이전 값을 반환합니다.
• CompareExchange(ref int location1, int value, int comparand): 지정된 변수의 값을 원자적으로 비교하여 지정된 값으로 교체합니다. 교체는 원래 값이 특정 값과 같을 때만 수행됩니다.

예제 코드

Interlocked 클래스는 멀티쓰레딩 환경에서 카운터나 공유 데이터의 값을 안전하게 변경해야 할 때 유용합니다. 다음은 Interlocked를 사용한 간단한 카운터 증가 예제입니다.

using System;
using System.Threading;

class MemoryBarrierExample
{
    static int a = 0;
    static bool flag = false;

    static void Thread1()
    {
        // 값 설정
        a = 1;
        // 메모리 배리어: 이 지점에서 모든 쓰기(Store) 연산이 완료되도록 보장
        Thread.MemoryBarrier();
        // 플래그 설정
        flag = true;
    }

    static void Thread2()
    {
        // flag 값이 true로 설정되었는지 확인
        if (flag)
        {
            // 메모리 배리어: 이 지점에서 모든 읽기(Load) 연산이 완료되도록 보장
            Thread.MemoryBarrier();
            // flag가 true일 때 a의 값 출력
            Console.WriteLine(a);
        }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        // Thread1과 Thread2를 동시에 실행
        Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(Thread1));
        Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(Thread2));

        t1.Start();
        t2.Start();

        t1.Join();
        t2.Join();
        
        // 결과
        // Final counter value: 20000
    }
}

이 예제에서 IncrementCounter 메서드는 Interlocked.Increment를 사용하여 공유 카운터 counter의 값을 안전하게 1씩 증가시킵니다. 두 개의 쓰레드가 이 메서드를 동시에 실행하더라도, Interlocked 덕분에 최종 카운터 값은 정확히 20000이 됩니다.

결론

Interlocked 클래스는 멀티쓰레딩 환경에서 공유 데이터에 대한 안전한 연산을 보장하는 강력한 도구입니다. 원자적 연산을 통해 데이터의 일관성과 무결성을 유지할 수 있으며, 이는 복잡한 동시성 문제를 해결하는 데 큰 도움이 됩니다. Interlocked를 사용함으로써 개발자는 멀티쓰레드 애플리케이션의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있습니다.