BlockingQueue는 새로운 원소가 추가 됐다는것을 어떻게 알고 take를 다시 실행하나요?

[ideasidus]

질문

Queue를 extend 한 BlockingQueue의 take 메서드는 큐의 첫 원소를 꺼낸다. 이때 큐가 비어 있다면 새로운 원소가 추가될 때 까지 기다린다

새로운 원소가 추가 됐다는 것을 어떻게 알고 take 가 실행되나요?

답변

BlockingQueue의 take() 메서드는 큐가 비어 있을 경우, 새로운 원소가 추가될 때까지 자동으로 대기합니다. 이러한 동작은 내부적으로 ReentrantLock과 Condition 객체를 활용하여 구현됩니다.

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🔧 내부 동작 방식

BlockingQueue의 구현체들(예: LinkedBlockingQueue, ArrayBlockingQueue)은 다음과 같은 메커니즘을 사용합니다:

1. ReentrantLock: 스레드 간의 동기화를 위해 사용됩니다.
2. Condition 객체: 특정 조건에서 스레드를 대기시키거나 깨우는 데 사용됩니다.

예를 들어, LinkedBlockingQueue는 notEmpty와 notFull이라는 두 개의 Condition을 사용하여 큐의 상태에 따라 스레드를 제어합니다.([LinkedIn]1)

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🧵 take() 메서드의 동작 흐름

take() 메서드는 다음과 같은 순서로 동작합니다:

1. 락 획득: 스레드는 ReentrantLock을 획득하여 큐에 대한 독점적인 접근 권한을 얻습니다.

2. 큐 상태 확인: 큐가 비어 있는지 확인합니다.

   • 비어 있다면, notEmpty 조건에서 await()를 호출하여 스레드를 대기 상태로 전환합니다.
   • 이때, 락은 해제되어 다른 스레드가 큐에 접근할 수 있게 됩니다.

3. 원소 추가 대기: 다른 스레드가 put() 메서드를 통해 큐에 원소를 추가하면, notEmpty 조건에서 signal()을 호출하여 대기 중인 스레드를 깨웁니다.

4. 락 재획득 및 원소 반환: 깨워진 스레드는 락을 재획득하고, 큐에서 원소를 꺼내 반환합니다.

이러한 메커니즘은 wait()와 notify()를 사용하는 전통적인 방식보다 더 세밀한 제어를 가능하게 하며, 스레드 간의 효율적인 협업을 지원합니다.

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📌 요약

• take() 메서드는 큐가 비어 있을 경우, 내부적으로 Condition 객체를 사용하여 스레드를 대기시킵니다.
• 다른 스레드가 큐에 원소를 추가하면, 대기 중인 스레드는 자동으로 깨워져 원소를 처리합니다.
• 이러한 동작은 ReentrantLock과 Condition을 활용하여 구현되며, 스레드 간의 안전하고 효율적인 협업을 보장합니다.

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이러한 구조는 Java의 동시성 유틸리티가 제공하는 강력한 기능 중 하나로, 복잡한 스레드 간의 상호작용을 간단하고 안전하게 처리할 수 있도록 도와줍니다.