[Java] Volatile 키워드

🔍 멀티 코어 프로세서

   멀티 코어 프로세서에는 코어마다 별도의 개시를 가지고 있기 때문에 멀티 쓰레드 프로그래밍의 결과가 제대로 동작하지 않을 수 있다.

멀티 코어 프로세서의 캐시와 메모리 통신

L1캐시와 L2캐시에 대해서 간단히 설명하면 다음과 같다.

• L1 캐시는 CPU 코어에 가장 가까운 위치에 있어 빠르게 접근할 수 있지만 용량이 작다.
• L2 캐시는 L1캐시보다 크며 속도는 느리다. 여러 코어간의 데이터 공유를 위한 캐시로 사용된다.

코어는 메모리에서 읽어온 값을 캐시에 저장하고 캐시에서 값을 읽어서 작업한다. 따라서 다시 값을 읽어올 때는 먼저 캐시에 있는지 확인하고 없을 때만 메모리에서 읽어온다. 멀티 코어 프로세스에서는 다음과 같이 코어마다 별도의 캐시를 가지고 있기 때문에 원하는 결과를 얻지 못할 수도 있다. 

 

🔍 Volatile 키워드

    자바에서는 위의 문제점을 해결하기 위해 Volatile 키워드를 제공한다. 변수에 이 키워드를 붙이면 코어가 값을 읽어올 때 캐시가 아닌 메모리에서 읽어온다. 변수에 synchronized 블럭을 사용해도 같은 효과를 느낄 수 있다. 

 

🗝️ Volatile과 synchronized

volatile은 해당 변수에 대한 읽거나 쓰기가 원자화된다. 원자화된다는 의미는 하나의 쓰레드가 쓰기 작업이 완전히 수행된 후에 다른 쓰레드가 쓰기 작업을 수행한다. 즉 이 하나의 작업을 하는 동안 다른 영향을 받지 않는다. snychronized 블럭도 일종의 원자화라고 할 수 있다. 이 둘의 차이점은 동기화의 여부이다. volatile은 변수의 읽거나 쓰기를 원자화 할 뿐, 동기화 하지 않는다. 

예를 들어 다음과 같은 코드에서 getBalance()에 synchronized를 사용하지 않으면 원하는 결과를 얻을 수 없다. 

volatile long balance;

synchronized int getBalance() {
	return balance;
}

synchronized void withdraw(int money) {
	if(balance >= money) balance -= money;
}

 

🗝️ volatile 키워드의 사용

• 변수의 가시성이 필요한 경우 : 여러 개의 스레드가 동시에 하나의 변수를 읽거나 쓰는 상황에서 'volatile'을 사용하여 변수의 변경 사항이 즉시 다른 스레드에게 알려질 수 있도록 할 수 있다.
• 변수의 최신 값을 보장해야 하는 경우 : volatile 키워드가 사용된 변수는 항상 최신 값을 읽을 수 있다.