<a href="https://www.maeil-mail.kr/question/203" target="_blank" rel="noopener nofollow">👉🏻원문 보기</a>
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백엔드와 관련된 질문이에요.
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경쟁 상태(Race Condition) 는 두 개 이상의 스레드가 공유 자원에 동시에 접근할 때 스레드 간의 실행 순서에 따라 결과가 달라지는 현상으로, 원자성과 가시성 모두 보장되어야 해결할 수 있습니다.
원자성(Atomicity) 은 공유 자원에 대한 작업의 단위가 더 이상 쪼갤 수 없는 하나의 연산처럼 동작하는 성질을 의미합니다.
가시성(Visibility) 은 한 스레드에서 변경한 값이 다른 스레드에서 즉시 확인 가능한 성질을 의미합니다.
<h2>원자성을 보장하지 않으면 어떤 문제가 발생하나요?</h2>
예를 들어 <code>i++</code> 연산은 하나의 문장이지만 CPU가 이를 수행하려면 세 단계의 instruction으로 분리됩니다.
<ul>
<li><code>i</code> 변수의 기존 값을 읽음 (Read)</li>
<li>기존 값에 1을 더함 (Modify)</li>
<li>결과 값을 다시 <code>i</code> 변수에 할당 (Write)</li>
</ul>
연산 사이에 다른 스레드가 개입하면 기대하지 않은 결과가 발생할 수 있습니다.
<img src="https://media.daily.dev/image/upload/s--TXxfbbSY--/f_auto/v1769987347/ugc/content_c537adcc-5874-4d98-b60d-8f1b95f243c2?_a=BAMAMiiu0" alt="image">
만약 두 개의 스레드가 동시에 <code>i++</code> 연산을 수행할 때, <code>Thread 1</code>이 <code>i + 1</code>을 하기 전에 <code>Thread 2</code>가 <code>i</code>를 읽어서 <code>i + 1</code>을 수행한 후 반영하면 <code>Thread 2</code>의 연산은 무시됩니다.
<h2>가시성을 보장하지 않으면 어떤 문제가 발생하나요?</h2>
<img src="https://media.daily.dev/image/upload/s--nopvwB7r--/f_auto/v1769987408/ugc/content_4a9df985-eae9-47d2-a43a-61f046c4f192?_a=BAMAMiiu0" alt="image">
현대의 컴퓨터는 여러 개의 CPU 코어가 있고 각 코어마다 CPU 캐시가 존재하는데요. 한 스레드에서 공유 자원을 변경할 경우 메인 메모리에서 CPU 캐시로 값을 읽어들인 후, 변경된 값을 자신의 CPU 캐시에 반영합니다. 하지만 변경된 값이 메인 메모리에 언제 반영될지 알 수 없기 때문에 다른 스레드가 공유 자원을 읽을 때 변경 사항을 즉시 확인할 수 없습니다.
<h2>java에서 원자성과 가시성을 보장하기 위해 어떤 방법을 사용할 수 있나요?</h2>
원자성과 가시성을 모두 보장하려면 <code>synchronized</code> 키워드, CAS(Compare-And-Swap) 알고리즘을 사용하는 <code>Atomic</code> 클래스, <code>ReentrantLock</code>과 같은 lock 클래스, <code>Concurrent Collections</code> 등을 사용해서 동기화할 수 있습니다.
가시성만 보장하려면 <code>volatile</code> 키워드로 CPU 캐시를 사용하지 않고 메인 메모리에서 공유 자원을 직접 읽거나 쓸 수 있습니다. 이 때 하나의 스레드에서만 쓰기 작업을 수행하고, 나머지 스레드는 읽기 작업만 수행해야 합니다.
<h2>📚추가 학습 자료를 공유합니다.</h2>
<a href="https://www.youtube.com/watch?v=ktWcieiNzKs" target="_blank" rel="noopener nofollow">[10분 테코톡] 알렉스, 열음의 멀티스레드와 동기화 In Java</a> 
<a href="https://www.youtube.com/watch?v=sQ-G8Gd5qVU" target="_blank" rel="noopener nofollow">[개발자 면접 질문] 운영체제 - 가시성, 원자성</a>

이 시대를 살아가는 모든 대한민국 개발자들이 이곳에 모일때까지.

Shout out to all my Korean devs out there!
Stay wicked, guys! 

동시성 문제 중 경쟁 상태를 해결하려면 무엇이 보장되어야 하나요?