Array는 왜 Thread에 안전하지 않을까.

한 여자, 혹은 한 남자가 있습니다. 이 사람은 두 명 이상의 사랑을 동시에 받았죠. 어쩌겠습니다. 보기만 해도 반하는 사람인걸요. 이 사람은 시간을 정해서 따로 따로 연인을 만나려고 했습니다만, 사랑이라는거 알잖아요? 이 사람을 사랑하는 사람들이 하필 오늘 깜짝 놀래켜 주려고 이 사람의 직장앞에서 선물을 들고 기다리다 퇴근시간에 짠 동시에 나타납니다. 뺨도 맞고 사랑도 잃고, 선물도 사라지고

아침 코딩 잔혹극 ‘배열의 사랑’ 중

어제 배열에 대해 잠깐 글을 올렸는데, 이 threadsafe에 대해서 궁금한 분들이 (계시죠?) 계실것 같아, 추가로 조금 설명을 하려고 합니다.

뭐, 제가 할 수 있는 가장 간략하고, 쉬운 비유는 위에 이미 썼습니다. 다만 실제와는 좀 거리가 있는 비유라 다시 해볼께요.

여기 인기 많은 배열이 있습니다.

<code>var nightwish = ["Tuomas", "Erno", "Jukka", "Marco", "Troy"]</code>

심포닉 메탈 배열~~ 예이~~

보컬이 빠졌네요. 동시에 2개의 스레드에서 append함수를 통해 보컬을 추가합니다.

Thread 1(new fans 1)

<code>nightwith.append("Anette")</code>

아네트가 들어왔습니다.

Thread 2(new fans 2)

<code>nightwish.append("Floor")</code>

새로 플로어도 들어왔어요.

Thread 1과 Thread 2가 거의 동시에 append를 호출했습니다. 결과는 어떻게 될까요? 결과를 말하기 전에 먼저 아래 내용을 한번 보시면 좋겠습니다.

Array는 내부에 ArrayBuffer라는 스토리지를 가지고 있습니다. append를 호출하게 되면 다음과 같은 일이 벌어지리라 추측하고 있습니다.

  • ArrayBuffer 복사

  • ArrayBuffer에 공간이 충분하면 기존 element를 추가

  • ArrayBuffer에 공간이 충분하지 않는 경우

    • 더 큰 ArrayBuffer생성

    • 기존 버퍼의 내용 복제

    • element 추가

ArrayBuffer는 새로 생성되면 8바이트정도의 여유를 가지고 있는 거 같습니다. element를 더할 때마다 배열의 메모리 주소를 추적해보면, 8바이트의 데이터가 쌓일때마다 주소가 변합니다. 그 반대로 데이터를 배열에서 제거하는 경우는 메모리 주소가 변하지 않습니다. 한 번 늘어난 배열의 메모리 크기는 변하지 않는다는 뜻이겠지요.

다시 팬들에게로 돌아가 보겠습니다.

사실 스레드에 안전하지 않은 이유는 좀 어이없을 정도로 쉽습니다.

  • Thread 1

    • append “Anette”

    • [“Tuomas”, “Erno”, “Jukka”, “Marco”, “Troy”]의 데이터를 내부에서 새로 만들어서 “Anette”를 추가합니다.

  • Thread 2

    • append “Floor”

    • 동시에 접근 했기 때문에, Anette가 뭔지 모릅니다. [“Tuomas”, “Erno”, “Jukka”, “Marco”, “Troy”]의 데이터를 내부에서 새로 만들어서 “Floor”를 추가합니다.

  • Update Array Buffer

    • 다행스럽게 ArrayBuffer를 새로 만들 때 Thread간 속도 차이가 있는 경우, 크래쉬는 나지 않습니다. Thread 1이 더 빠르다고 가장하면

    • [“Tuomas”, “Erno”, “Jukka”, “Marco”, “Troy”, “Anette”]의 데이터가 ArrayBuffer에 쓰여지고난 후,

    • [“Tuomas”, “Erno”, “Jukka”, “Marco”, “Troy”, “Floor”]의 데이터가 다시 동일한 ArrayBuffer에 쓰여집니다.

    • Anette는 들어가보지도 못하고 퇴출됩니다.

    • 바로 위에서도 말했지만, ArrayBuffer의 update마저 동시에 일어날 경우는 바로 아웃입니다. 크래쉬에요.

위의 경우처럼 스레드에서 문제가 되는 과정은 바로 write or update의 과정입니다. 물론 읽는 과정에서 데이터가 사라지는 것 자체도 문제지만요.