1.실행단위 : cpu core에서 실행하는 하나의 단위로 프로세스와 스레드를 포괄하는개념
2.(부연설명이 없는)프로세스 - 하나의 스레드만 가지고있는 단일 스레드 프로세스
3.동시성 - 한순간에 여러가지 일이 아니라, 짧은 전환으로 여러가지 일을 동시에처리하는 것처럼 보이는것 (여러가지가 빠르게 전환되면서 동시에 일어난 것처럼보인다)
프로세스랑 쓰레드가 완전히 다른 무언가가 아니다.
목차 1. process & thread 2.multi-process vs multi-thread 3.multi-core 4.요약
1 . 프로그램과 프로세스
피자레시피 : 내가 열심히 구현하고있는 코드파일(프로그램) 하지만 이 프로그램자체는 실행시키기전에는 그저 코드가 구현되어있는 파일일뿐이다. 이것을 사용하기 위해서는 종이 레시피가 피자가 되는것처럼
실행이 되어서 사용 할 수있는 무언가가되어야하는데 그것이 바로 프로세스다.
*프로그램이 프로세스가 되면서 어떤일이 일어날까 일단 프로세스가 필요로 하는 재료들이 메모리에 올라가야 한다.
PCB code(실행명령을 포함하는 코드들)
data(static변수 혹은 global변수)
heap(동적메모리 영역)
stack(지역변수,매개변수,반환값 등 일시적인데이터)
해당 프로세스에 대한 정보를 담고있는 PCB블럭이 프로세스 생성시 함께만들어진다.
두번째로 해당 프로세스에 대한 정보를 담고 있는 PCB블럭이 프로세스 생성시 함께 만들어 진다.
프로세스 상태준비, 대기상태의 큐를 구현하기 위해 필요한 포인터, 현재 프로세스의 상태를 담는 process state, 고유번호를 담는 PID, 다음 명령어를 가리키는 프로그램 카운터 등등이 있다.
* 코딩을 할때 예시를 들자면
유투브에서 팝송 플레이리스트를 튼다
코딩을 하기위해 인텔리제이를 킨다
슬렉을킨다
카톡, 크롬을킨다 대부분의 사람들은 하나의 프로세스만 사용하기보다는 여러가지를 동시에 사용하고싶어한다. 하지만 원래 한 프로세스가 실행되기 위해서 cpu를 점유하고있으면 다른프로세스는 실행상태에 있을 수가없다. 노래를 듣다가 코딩을 하기위해서 인텔리제이를 키면 노래가 꺼지게된다 그래서 다수의 프로세스를 동시에 실행하기위해 여러개 프로세스를 시분할로, 즉 짧은텀을 반복하면서 전환해서 실행을 시킨다.
동시에 실행하고 싶은 프로세스 두개가 있다고 가정하자.
먼저 프로세스 1이 실행상태에 있고 CPU에 적재되어있다.
프로세스 2는 준비상태에있다.
프로세스 2를 실행 하기 위해서는 프로세스 1이 먼저 준비상태로 내려가고
프로세스 2가 cpu에 적재가 되고
다시 1로 전환하기 위해서는 2가 준비상태로 내려가고
1이 cpu에 올라와야한다. 이게 바로 컨테스트 스위칭이다.
*경량화된 프로세스버전인 스레드 등장
하나의 프로세스 안에 다수의 쓰레드가 있을때 공유되는 자원이 있기때문
스레드는 코드,데이터,힙영역을 공통된 자원으로 사용한다.
각 스레드는 스택부분만을 따로 가지고있는것
공유되는 자원이 있기 때문에 효율적이다.
컨텍스트 스위칭이 일어날때 캐싱 적중률이 올라간다
->모두 다 빼고 다시 다 넣을 필요가 없다.
*예를 들어 '회의실'을 예약을 하고 회의실을 사용한다고 가정하자.
개인 노트북을 공용 모니터 연결하고 스피커, 리모컨을 사용한다.
다음 예약한 팀이 들어올때 이전의 컨텍스트 스위칭은 또 사용할 자원인 TV와 스피커 리모콘을 모조리 챙겨서 나가는것
다음 팀은 그것을 다시 챙겨서 들어와야만 사용 할 수있다.
->스레드의 컨텍스트 스위칭은 공용으로 사용 할 것들은 두고 개인 노트북만 가지고 와서 연결을 하면된다.
간단하고 부담이 적다.
2 . 멀티프로세스 vs 멀티스레드
두가지 모두 처리 방식의 일종
한 어플리케이션에 대한 처리방식
-> 한 어플리케이션에 대해서 두가지의 다른 처리방식
Multi-process
Multi-thread
각 프로세스는 독립적 IPC를 사용한 통신 자원 소모적, 개별 메모리 차지 context switching 비용이 큼 동기화 작업이 필요하지 않음 ex. chrome
Thread끼리 긴밀하게 연결되어 있음 공유된 자원으로 통신비용 절감 context switching 비용이 적음 공유 자원 관리를 해야함 긴밀하게 연결되어있어 한 스레드게 문제가 생기면 전체프로세스에 영향이간다 ex. web server
3. 멀티코어 란?
하드웨어 측면에 가깝다.
(멀티 프로세스랑 멀티스레드는 처리방식의 일종-소프트웨어 분야에 가까움)
동시성 : 여러 실행단위를 번갈아 실행하면서 동시에 일어난 것처럼 보이게한다. 하나의 코어에서 하나 이상의 프로세스(혹은 스레드)가 번갈아가면서 진행되지만 동시에 진행되는 것 처럼 보이는것
병렬처리 :물리적으로 여러 코어를 사용해서 다수의 실행 단위를 한순간에 처리할 수있게 해준다. 둘 이상의 코어에서 동시에 하나 이상의 프로세스가 한꺼번에 진행되는것
* 리눅스 커널에서는 프로세스와 스레드를 동일하게 봅니다.
스레드는 사용자 스레드와 커널스레드로 나눈다.
4 . 요약
프로세스는 프로그램이 실행된 것이다.
스레드는 한 프로세스 내에서 나뉘어진 하나 이상의 실행 단위이다.
한 어플리케이션에 대한 작업을 동시에 하기 위해서는 2가지 처리방식(멀티 프로세스, 멀티스레드)이 있다.
동시에 실행이 되는 것처럼 보이기 위해서 실행단위는 시분할로 cpu를 점유하며 context switching을 한다.
멀티 프로세스는 독립적인 메모리를 가지고 있지만 멀티 스레드는 자원을 공유한다. 그것에 따른 각각의 장단점이 있다.
멀티코어는 하드웨어 측면에서 실행 단위를 병렬적으로 처리 할 수 있도록 여러 프로세서가 있는것이다
절대로 테이블과 매핑되는 Entity 클래스를 Request/ Response 클래스로 사용해서는 안됩니다 . Entity 클래스는 가장 Core한 클래스라고 보시면 되는데요. 수많은 서비스 클래스나 비지니스 로직들이 Entity 클래스를 기준으로 동작합니다. Entity 클래스가 변경되면 여러 클래스에 영향 을 끼치게 되는 반면 Request와 Response용 DTO는 View를 위한 클래스라 정말 자주 변경이 필요합니다. View Layer와 DB Layer를 철저하게 역할 분리를 하는게 좋습니다. 실제로 Controller에서 결과값으로 여러 테이블을 조인해서 줘야할 경우가 빈번하기 때문에 Entity 클래스만으로 표현하기가 어려운 경우가 많습니다. 꼭꼭 Entity 클래스와 Controller에서 쓸 DTO는 분리 해서 사용하시길 바랍니다.
entity 클래스에는 setter를 최소한으로 사용한다.
명확한 의미를 가진 함수를 정의할 수 있다면 setter를 정의하지 않고 함수를 정의해 값을 세팅한다.
Entity 클래스를 생성하실때, 주의하실것은 무분별한 setter 메소드 생성 입니다. 자바빈 규약을 생각하시면서 getter/setter를 무작정 생성하시는 분들이 계시는데요. 이렇게 되면 해당 클래스의 인스턴스 값들이 언제 어디서 변해야하는지 코드상으로 명확히 구분할수가 없어, 차후 기능변경시 정말 복잡 해집니다. 해당 필드의 값 변경이 필요하면 명확히 그 목적과 의도를 나타낼 수 있는 메소드 를 추가하셔야만 합니다.
plugins {
id 'org.springframework.boot' version '2.3.8.RELEASE'
id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.11.RELEASE'
id 'java'
}
group = 'hello'
version = '0.0.1-SNAPSHOT'
sourceCompatibility = '11'
repositories {
mavenCentral()
}
dependencies {
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter'
testImplementation('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test') {
exclude group: 'org.junit.vintage', module: 'junit-vintage-engine'
}
}
test {
useJUnitPlatform()
}
동작 확인
기본 메인 클래스 실행( CoreApplication.main() )
IntelliJ Gradle 대신에 자바 직접 실행
최근 IntelliJ 버전은 Gradle을 통해서 실행 하는 것이 기본 설정이다. 이렇게 하면 실행속도가 느리다.
다음과 같이 변경하면 자바로 바로 실행해서 실행속도가 더 빠르다.
Preferences Build, Execution, Deployment Build Tools Gradle Build and run using: Gradle IntelliJ IDEA Run tests using: Gradle IntelliJ IDEA
비즈니스 요구사항과 설계
회원
회원을 가입하고 조회할 수 있다.
회원은 일반과 VIP 두 가지 등급이 있다.
회원 데이터는 자체 DB를 구축할 수 있고, 외부 시스템과 연동할 수 있다. (미확정)
주문과 할인 정책 - 회원은 상품을 주문할 수 있다. - 회원 등급에 따라 할인 정책을 적용할 수 있다. - 할인 정책은 모든 VIP는 1000원을 할인해주는 고정 금액 할인을 적용해달라. (나중에 변경 될 수 있 다.) - 할인 정책은 변경 가능성이 높다. 회사의 기본 할인 정책을 아직 정하지 못했고, 오픈 직전까지 고민을 미루고 싶다. 최악의 경우 할인을 적용하지 않을 수 도 있다. (미확정)
요구사항을 보면 회원 데이터, 할인 정책 같은 부분은 지금 결정하기 어려운 부분이다. 그렇다고 이런 정책이 결정될 때 까지 개발을 무기한 기다릴 수 도 없다. 우리는 앞에서 배운 객체 지향 설계 방법이 있지 않은가! 인터페이스를 만들고 구현체를 언제든지 갈아끼울 수 있도록 설계하면 된다. 그럼 시작해보자.
참고: 프로젝트 환경설정을 편리하게 하려고 스프링 부트를 사용한 것이다. 지금은 스프링 없는 순수한 자바로만 개발을 진행한다는 점을 꼭 기억하자! 스프링 관련은 한참 뒤에 등장한다.
회원 도메인 설계
회원 도메인 요구사항
회원을 가입하고 조회할 수 있다.
회원은 일반과 VIP 두 가지 등급이 있다.
회원 데이터는 자체 DB를 구축할 수 있고, 외부 시스템과 연동할 수 있다. (미확정)
회원 도메인 협력 관계
회원 클래스 다이어그램
회원 객체 다이어그램
회원 서비스: MemberServiceImpl
회원 도메인 개발
회원 엔티티
회원 등급
package hello.core.member;
public enum Grade {
BASIC,
VIP
}
회원 엔티티
package hello.core.member;
public class Member {
private Long id;
private String name;
private Grade grade;
public Member(Long id, String name, Grade grade) {
this.id = id;
this.name = name;
this.grade = grade;
}
public Long getId() {
return id;
}
public void setId(Long id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Grade getGrade() {
return grade;
}
public void setGrade(Grade grade) {
this.grade = grade;
}
}
회원 저장소
회원 저장소 인터페이스
package hello.core.member;
public interface MemberRepository {
void save(Member member);
Member findById(Long memberId);
}
메모리 회원 저장소 구현체
package hello.core.member;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class MemoryMemberRepository implements MemberRepository{
private static Map<Long, Member> store = new HashMap<>();
@Override
public void save(Member member) {
store.put(member.getId(), member);
}
@Override
public Member findById(Long memberId) {
return store.get(memberId);
}
}
데이터베이스가 아직 확정이 안되었다. 그래도 개발은 진행해야 하니 가장 단순한, 메모리 회원 저장소를 구 현해서 우선 개발을 진행하자.
참고: HashMap 은 동시성 이슈가 발생할 수 있다. 이런 경우 ConcurrentHashMap 을 사용하자.
회원 서비스
회원 서비스 인터페이스
package hello.core.member;
public interface MemberService {
void join(Member member);
Member findMember(Long memberId);
}
회원 서비스 구현체
package hello.core.member;
public class MemberServiceImpl implements MemberService{
private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
@Override
public void join(Member member) {
memberRepository.save(member);
}
@Override
public Member findMember(Long memberId) {
return memberRepository.findById(memberId);
}
}
회원 도메인 실행과 테스트
회원 도메인 - 회원 가입 main
package hello.core;
import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
public class MemberApp {
public static void main(String[] args) {
MemberService memberService = new MemberServiceImpl();
Member member = new Member(1L, "memberA", Grade.VIP);
memberService.join(member);
Member findMember = memberService.findMember(1L);
System.out.println("new Member = " + member.getName());
System.out.println("findMember = " + findMember);
}
}
애플리케이션 로직으로 이렇게 테스트 하는 것은 좋은 방법이 아니다. JUnit 테스트를 사용하자.
회원 도메인 - 회원 가입 테스트
package hello.core.member;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
public class MemberServiceTest {
MemberService memberService = new MemberServiceImpl();
@Test
void join() {
//given
Member member = new Member(1L, "memberA", Grade.VIP);
//when
memberService.join(member);
Member findMember = memberService.findMember(1L);
//then
Assertions.assertThat(member).isEqualTo(findMember);
}
}
회원 도메인 설계의 문제점
이 코드의 설계상 문제점은 무엇일까요?
다른 저장소로 변경할 때 OCP 원칙을 잘 준수할까요?
DIP를 잘 지키고 있을까요?
의존관계가 인터페이스 뿐만 아니라 구현까지 모두 의존하는 문제점이 있음
주문까지 만들고나서 문제점과 해결 방안을 설명
주문과 할인 도메인 설계
주문과 할인 정책
회원은 상품을 주문할 수 있다.
회원 등급에 따라 할인 정책을 적용할 수 있다.
할인 정책은 모든 VIP는 1000원을 할인해주는 고정 금액 할인을 적용해달라. (나중에 변경 될 수 있다.)
할인 정책은 변경 가능성이 높다. 회사의 기본 할인 정책을 아직 정하지 못했고, 오픈 직전까지 고민을 미루고 싶다. 최악의 경우 할인을 적용하지 않을 수 도 있다. (미확정)
회원 조회: 할인을 위해서는 회원 등급이 필요하다. 그래서 주문 서비스는 회원 저장소에서 회원을 조회한다.
할인 적용: 주문 서비스는 회원 등급에 따른 할인 여부를 할인 정책에 위임한다.
주문 결과 반환: 주문 서비스는 할인 결과를 포함한 주문 결과를 반환한다.
참고: 실제로는 주문 데이터를 DB에 저장하겠지만, 예제가 너무 복잡해 질 수 있어서 생략하고, 단순히 주문 결과를 반환한다.
주문 도메인 전체
역할과 구현을 분리해서 자유롭게 구현 객체를 조립할 수 있게 설계했다. 덕분에 회원 저장소는 물론이고, 할인 정책도 유연하게 변경할 수 있다.
주문 도메인 클래스 다이어그램
주문 도메인 객체 다이어그램1
회원을 메모리에서 조회하고, 정액 할인 정책(고정 금액)을 지원해도 주문 서비스를 변경하지 않아도 된다.역할들의 협력 관계를 그대로 재사용 할 수 있다.
주문 도메인 객체 다이어그램2
회원을 메모리가 아닌 실제 DB에서 조회하고, 정률 할인 정책(주문 금액에 따라 % 할인)을 지원해도 주문 서비스를 변경하지 않아도 된다. 협력 관계를 그대로 재사용 할 수 있다.
주문과 할인 도메인 개발
할인 정책 인터페이스
package hello.core.discount;
import hello.core.member.Member;
public interface DiscountPolicy {
/*
@return 할인 대상 금액액
*/
int discount(Member member, int price);
}
정액 할인 정책 구현체
package hello.core.discount;
import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;
public class FixDiscountPolicy implements DiscountPolicy {
private int discountFixAmount = 1000; //1000원 할인
@Override
public int discount(Member member, int price) {
if (member.getGrade() == Grade.VIP) {
return discountFixAmount;
} else {
return 0;
}
}
}
VIP면 1000원 할인, 아니면 할인 없음
주문 엔티티
package hello.core.order;
public class Order {
private Long membertId;
private String itemName;
private int itemPrice;
private int discountPrice;
public Order(Long membertId, String itemName, int itemPrice, int discountPrice) {
this.membertId = membertId;
this.itemName = itemName;
this.itemPrice = itemPrice;
this.discountPrice = discountPrice;
}
public int calculatePrice() {
return itemPrice - discountPrice;
}
public Long getMembertId() {
return membertId;
}
public void setMembertId(Long membertId) {
this.membertId = membertId;
}
public String getItemName() {
return itemName;
}
public void setItemName(String itemName) {
this.itemName = itemName;
}
public int getItemPrice() {
return itemPrice;
}
public void setItemPrice(int itemPrice) {
this.itemPrice = itemPrice;
}
public int getDiscountPrice() {
return discountPrice;
}
public void setDiscountPrice(int discountPrice) {
this.discountPrice = discountPrice;
}
@Override
public String toString() {
return "Order{" +
"membertId=" + membertId +
", itemName='" + itemName + '\'' +
", itemPrice=" + itemPrice +
", discountPrice=" + discountPrice +
'}';
}
}
주문 서비스 인터페이스
package hello.core.order;
public interface OrderService {
Order createOrder(Long memberId, String itemName, int itemPrice);
}
주문 서비스 구현체
package hello.core.order;
import hello.core.discount.DiscountPolicy;
import hello.core.discount.FixDiscountPolicy;
import hello.core.member.Member;
import hello.core.member.MemberRepository;
import hello.core.member.MemoryMemberRepository;
public class OrderServiceImpl implements OrderService{
private final MemberRepository memberRepository = new MemoryMemberRepository();
private final DiscountPolicy discountPolicy = new FixDiscountPolicy();
@Override
public Order createOrder(Long memberId, String itemName, int itemPrice) {
Member member = memberRepository.findById(memberId);
int discountPrice = discountPolicy.discount(member, itemPrice);
return new Order(memberId, itemName, itemPrice, discountPrice);
}
}
주문 생성 요청이 오면, 회원 정보를 조회하고, 할인 정책을 적용한 다음 주문 객체를 생성해서 반환한다.메모리 회원 리포지토리와, 고정 금액 할인 정책을 구현체로 생성한다.
주문과 할인 도메인 실행과 테스트
주문과 할인 정책 실행
package hello.core;
import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import hello.core.order.Order;
import hello.core.order.OrderService;
import hello.core.order.OrderServiceImpl;
public class OrderApp {
public static void main(String[] args) {
MemberService memberService = new MemberServiceImpl();
OrderService orderService = new OrderServiceImpl();
Long memberId = 1L;
Member member = new Member(memberId, "memberA", Grade.VIP);
memberService.join(member);
Order order = orderService.createOrder(memberId, "itemA", 10000);
System.out.println("order = " + order);
}
}
결과
order = Order{memberId=1, itemName='itemA', itemPrice=10000,
discountPrice=1000}
할인 금액이 잘 출력되는 것을 확인할 수 있다. 애플리케이션 로직으로 이렇게 테스트 하는 것은 좋은 방법이 아니다. JUnit 테스트를 사용하자.
주문과 할인 정책 테스트
package hello.core.order;
import hello.core.member.Grade;
import hello.core.member.Member;
import hello.core.member.MemberService;
import hello.core.member.MemberServiceImpl;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
public class OrderServiceTest {
MemberService memberService = new MemberServiceImpl();
OrderService orderService = new OrderServiceImpl();
@Test
void createOrder() {
Long memberId = 1L;
Member member = new Member(memberId, "memberA", Grade.VIP);
memberService.join(member);
Order order = orderService.createOrder(memberId, "iteamA", 10000);
Assertions.assertThat(order.getDiscountPrice()).isEqualTo(1000);
}
}