Java 정리, 병행성(synchronized)

※이 글은 Java SE 8 기준으로 작성되었습니다.

병행성

java.util.concurrent유틸리티

concurrent유틸리티는 병행처리 프로그래밍을 위한 유틸리티 기능을 구현한 라이브러리 군이다.

서브 패키지로는

• java.util.concurrent.atomic
• java.util.concurrent.locks

로 구성되어있다. 병행 처리 유틸리티가 제공하는 기능은 아래와 같다.

기능	설명
쓰레드 풀(Thread Pool)	애플리케이션에 필요한 쓰레드를 미리 생성하여, 풀(저장)하여 관리하는 기법. 미리 생성된 쓰레드들은 대기 상태에 있다가 작업이 발생하면 작업을 수행하고 완료되면 다시 대기 상태로 돌아감. 쓰레드 생성에 의한 오버헤드를 방지할 수 있고,ㅎ 쓰레드의 관리성을 향상할수 있다. 병행처리 유틸리티의 Executor프레임워크라는 프레임워크가 쓰레드 풀 기능을 제공한다.
병행 콜렉션(Concurrent Collection)	조사해보니 동시성 콜렉션, 병렬 콜렉션, 동기화 컬렉션 등등 많이 불리는데, 일단 일본에서는 병행(並行)콜렉션이라고 함. 종래의 동기화(synchronized) 콜렉션은 상태의 엑세스를 직렬화하는것으로 쓰레드 세이프를 실현했지만, 퍼포먼스에 문제가 생김. 병행 콜렉션은 그러한 퍼포먼스를 최적화하고 여러개의 쓰레드에서 병렬 접근을 할 수 있어 고성능의 기능을 제공한다.
아토믹 변수	쓰레드 세이프(thread-safe) 변수(state)를 선언하기 위한 기능으로, 그 state는 여러 쓰레드가 동시에 처리를 해도 안전성을 보장해준다.
카운팅 세마포어 Counting Semaphore	세마포어는 신호장치라는 의미로 세마포어에는 리소스에 접근이 가능한지 불가능한가를 값으로 보여주는 바이너리 세마포어와 접근 가능한 리소스 수를 설정 할 수 있는 카운팅 세마포어 두가지 방식이 있다. java.util.concurrent.Semaphore클래스로 제공해준다.

import java.io.File;
import java.util.Date;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        File f1 = new File("in/"); // 디렉토리 참조 가능
        File f2 = new File("in", "a.txt"); // 파일 참초
        File f3 = new File(f1, "b.txt"); // 디렉토리로 파일 참조

        File[] files = f1.listFiles();

        if (files != null) {
            for (File f : files) {

                if (f.isFile()) {
                    // 파일 정보 출력
                    System.out.println("File: " + f.getName()); 
                    System.out.println("File 수정일: " + new Date(f.lastModified()));
                } else if (f.isDirectory()) {
                    // 디렉토리 정보 출력
                    System.out.println("Directory: " + f.getName());

                }
            }
        }
        System.out.println("f1 absolute path: " + f1.getAbsolutePath());
        System.out.println("f2 absolute path: " + f2.getAbsolutePath());
        System.out.println("f3 absolute path: " + f3.getAbsolutePath());
    }
}

output:
File: a.txt
File 수정일: Wed Jan 31 00:26:25 JST 2024
File: b.txt
File 수정일: Wed Jan 31 00:26:32 JST 2024
Directory: source
f1 absolute path: C:\proj\intellij\javagold\in
f2 absolute path: C:\proj\intellij\javagold\in\a.txt
f3 absolute path: C:\proj\intellij\javagold\in\b.txt

입출력스트림

기본 데이터형에서 사용되는 스트림

	입력	출력
바이너리	InputStream	OutputStream
텍스트	BufferedReader	BufferedWriter

파일 입출력에서 사용되는 스트림

	입력	출력
바이너리	FileInputStream	FileOutputStream
텍스트	FileReader	FileWriter

편리한 기능을 추가한 출력 스트림

다양한 타입 값(프리미티브)을 편리하게 출력함. 자동 플러시 기능도 있다.

	출력
바이너리	PrintStream
텍스트	PrintWriter

Console 표준출력 클래스

표준입출력을 사용하려면 Console클래스를 사용하면 된다.

IDE를 사용하는등, 콘솔을 이용하지 못하는경우는 console이 null이 된다.

import java.io.Console;
import java.io.PrintWriter;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Console console = System.console();
        PrintWriter pw = console.writer();

        while (true) {
            String str = console.readLine();
            if (str.equals("end")) {
                break;
            }
            pw.append("input data: " + str);
            pw.flush();
        }
    }
}

PS C:\proj\intellij\javagold\src> java Main
okay
input data: okay
input data: end
PS C:\proj\intellij\javagold\src>

java.nio.file.Path 인터페이스

​ java.io.FIle클래스를 보완하여 나온 인터페이스

유닉스 고유기능 이용가능, 디렉토리내에서 발생하는 이벤트 감시가 가능

기본적인 파일 속성 이외에도 상세한 속성을 습득할 수 있는 네이티브 코드 이용이 가능

고유의 예외정보를 습득할 수 있음

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // 1. file클래스로 path인터페이스를 습득
        File file = new File("in/soruce/x.txt");
        Path fileToPath = file.toPath();

        // 2. fileSystem인터페이스로 시스템정보를 받은사음 Path인터페이스를 습득
        FileSystem fileSystem = FileSystems.getDefault();
        Path fileSystemToPath = fileSystem.getPath("in/source/x.txt");

        // 3.Paths클래스로 path인터페이스를 습득
        Path pathsToPath = Paths.get("in/source/x.txt");


        System.out.println(fileToPath.getFileSystem());
        System.out.println(fileSystemToPath.getFileSystem());
        System.out.println(pathsToPath.getFileSystem());

    }
}

java.nio.file.Files 클래스

파일이나 디렉토리를 조작(이동이나 복사 같은)을 도와주는 유틸리티 클래스

함수명	설명
Files.copy	복사
Files.move	이동
Files.walkFileTree	nio.2에서 추가된 기능. 재귀적으로 하위 디렉토리 처리기능 FileVisitor를 이용하여 커스텀이 가능하게 정교한 처리가 가능하다.
Files.lines	nio.2에서 추가된 기능. 지정한 텍스트 파일의 내용을 전부 stream으로 받는 함수
Files.list	nio.2에서 추가된 기능. 지정한 경로에 있는 모든것들을 Path의 요소로서 stream으로 받는 함수(지정한 디렉토리만)
Files.walk	nio.2에서 추가된 기능. 재귀적으로 모두 검색하여, stream으로 받음. list의 업데이트판

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        Path filePath = Paths.get("in/source/x.txt");
        Path directoryPath = Paths.get("in");

        
        Stream<String> s = Files.lines(filePath);
        s.forEach(System.out::println);

        Stream<Path> s2 = Files.list(directoryPath);
        s2.forEach(System.out::println);

        Stream<Path> s3 = Files.walk(directoryPath);
        s3.forEach(System.out::println);

    }
}

//// Files.lines -> 파일 내용 전부 스트림(string)으로 받음
a
b
c

//// Files.list -> 지정한 디텍토리만 전부 스트림(Path)로 받음
in\a.txt
in\b.txt
in\source

//// Files.list -> 본인포함 모든! 하위 디텍토리를 전부 스트림(Path)로 받음
in
in\a.txt
in\b.txt
in\source
in\source\x.txt

Decorator 디자인 패턴

입출력스트림을 다루는 여러가지 클래스를 조합하여 사용하기 위한 패턴

연습문제

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("sample.txt"); // abcdefgh
        try(BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
            for(int i = 0; i < 3; i ++) {
                in.skip(i);
                System.out.print((char) in.read()); // a, c, f 출력 ※１
            }
            in.mark(6); // 현위치(g)에 마크 (상한치는 6) 상한치는 마크된 이후의 길이보다 커야함 ※２
            System.out.print(in.readLine()); //gh 출력 ※２
            in.reset(); // 마크한 곳으로 되돌림. 만약 마크함수가 없다면 예외발생
            System.out.print((char)in.read()); //g 출력 ※２

        } catch(Exception e) {
        e.printStackTrace();
        }
    }
}

※１

a b c d e f g h 처음 skip(0)이 불리면 아무 스킵을 안하기 때문에 a가 출력이 되고, 그 후에 b가 출력이 될 차례인데 skip(1)이 불리면서 하나가 스킵이 되어 c가 출력이 됨. 마찬가지로 skip(2)가 불리면 f가 출력

※２

g가 불릴 차례에서 마크가 되었기 때문에 g에 마크가 붙음. 남은 문자열은 gh(2)이므로 길이는 3이상이 되어야함. 작으면 에러발생함. 출력은 gh이 되고, 그 후에 reset으로 다시 되돌린 후 또 g가 출력이 됨.