Goal
- 프로그램과 프로세스의 차이에 대해서 이해한다.
- 하드웨어 관점 스레드와 소프트웨어 관점 스레드의 차이에 대해서 이해한다.
- 프로세스와 스레드의 차이점에 대해서 이해한다.
#1.1 프로그램
프로그램 [Program] 이란 "컴퓨터가 일련의 작업을 처리하기 위한 계획서" 한 마디로 그냥 코드 덩어리이다.
우리가 일상에서 사용하는 카카오톡, 디스코드, 워드 등 모두 프로그램의 일종이다.
하지만 프로그램은 사용자가 실행하기 이전에는 그저 디스크에 존재하는 코드의 집합일 뿐이다.
#1.2 프로세스
이러한 프로그램 코드 덩어리를 사용자가 실제로 실행하면 프로세스가 된다.
프로세스는 실행중인 프로그램 상태를 뜻하는 용어이다.
프로그램이 실행되기 위해선 2가지 단계를 거쳐야만 한다.
1. RAM 메모리 적재
프로그램이 프로세스로 변하기 이전 (실행되기 전) 에 프로그램 내부의 코드와 데이터들을 RAM 에 적재하는 과정을 거친다.
2. CPU 자원 할당
프로그램이 메모리에 적재된 이후, 실제로 실행하는 도중 필요한 컴퓨터 자원들이 필요하다.
운영체제는 "스케줄링 기법"을 사용해 프로그램이 필요한 메모리를 적절히 분배하여, 실행 도중 필요한 컴퓨터 자원을 효율적으로 공유할 수 있도록 해준다.
* Mac OS의 Activity Monitor , Window OS의 작업관리자를 통해 현재 메모리에 올라가 있는 프로세스들의 상태를 확인 가능하다.
#2.1 하드웨어 스레드
스레드에 대해 정리하기 전에, 하드웨어 관점에서의 스레드와 소프트웨어 관점의 스레드의 차이점에 대해 구분해야 한다.
보통 컴퓨터 견적을 맞출 때 세부사항을 보면 4코어 8스레드, 하이퍼 스레딩 같은 용어를 심심치 않게 볼 수 있다.
여기서 말하는 스레드는 하드웨어 관점의 스레드이며, 예시로 4코어 8스레드면 1개의 코어가 2개의 스레드 작업을 동시에 처리할 수 있음을 나타낸다.
이러한 기술을 SMT(하이퍼스레딩) 혹은 멀티스레딩 기술 이라고 부른다.
물론 모든 cpu가 하이퍼스레딩 기술을 채택하고 있는 것은 아니다.
대표적으로 애플의 ARM 맥북은 (M1~M3) 별도의 하이퍼스레딩 기술을 사용하지 않는다.
CPU 코어와 스레드에 관한 내용은 다음 유튜브 영상을 참고하면 이해하는데 도움이 된다.
https://www.youtube.com/watch?v=_dhLLWJNhwY
#2.2 소프트웨어 스레드
소프트웨어 관점의 스레드는 "프로세스 내부에서 실행되는 작업의 단위"를 뜻한다.
따라서 프로세스는 반드시 하나의 스레드를 포함한다.
프로세스 내부의 스레드는 프로세스가 제공하는 동일한 메모리 공간을 공유하며, 스레드 마다 고유한 스택 영역을 보유한다.
만약 한 프로세스에 2개 이상의 스레드를 할당하고 싶다면 프로그래머가 직접 위치시켜 주어야 한다.
다음은 한 프로세스에 2개의 스레드를 할당한 자바 코드 예시이다.
(자바 스레드에 관한 사용법에 대한 내용은 포함하지 않는다.)
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": run()");
}
}
프로세스는 반드시 하나의 스레드를 포함해야 하기에 기본적으로 main Thread 가 먼저 실행된다.
public class MyThreadMain {
public static void main(String[] args) {
// Thread.currentThread() : 현재 실행중인 스레드 출력
// main Thread 는 항상 가장 먼저 실행된다.
// 프로세스가 실행되기 위해서는 최소한 하나의 스레드는 필요하기 때문
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": main() start");
MyThread myThread1 = new MyThread();
MyThread myThread2 = new MyThread();
myThread1.start();
myThread2.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": main() end");
}
}
스레드는 실행 순서를 보장하지 않는다.
main: main() start
Thread-0: run()
main: main() end
Thread-1: run()
이처럼 한 프로세스 내부에 여러개의 스레드가 존재하는 상황을 "멀티 스레드" 라고 한다.
굳이 멀티 스레드가 필요한가 의문이 들 수 있으나, 하나의 프로그램 또한 그 안에서 동시에 여러가지의 작업을 처리해야 하는 상황이 빈번하게 발생한다.
유튜브 어플리케이션을 예시로 들자면, 만약 유튜브가 단일 스레드 프로세스로 구성되어 있었다면 우리가 영상을 시청하는 도중에는 댓글을 달 수 없었을 것이다.