[C#] 프로세스와 스레드의 개념 - Main 스레드 정보 출력하기

스레드는 프로그램의 실행 단위로, 하나의 프로세스 내에서 여러 스레드가 병렬로 실행될 수 있다. 스레드를 사용하면 CPU 사용률을 높이고, 응답성을 개선할 수 있다. 그러나 스레드를 올바르게 관리하지 않으면 동기화 문제나 교착 상태(deadlock) 등의 문제가 발생 할수 있다. C#에서의 스레드의 개념에 대해 알아보자.

 

 

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프로세스와 스레드

메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스를 프로세스라고 한다.

 

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프로세스란?

• 프로세스의 정의: 프로그램을 시작하면 메모리에 실행되도록 올려지는 것이 프로세스이다. 예를 들어, 파워포인트나 윈도우 미디어 플레이어가 실행되면 각각의 프로세스가 된다. 
• 작업 관리자: 작업관리자(Task Manager)에서 실행 중인 모든 프로세스를 볼수 있다.
• 멀티프로세스: 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것을 멀티 프로세스라고 한다.

 

CPU와 메모리 : 연산의 중심과 데이터의 저장소 🖥️

• CPU의 동작: CPU는 하드디스크의 내용을  직접 알수 없다. 대신, 메모리(RAM)에 있는 데이터를 참조하여 연산을 수행한다.

멀티프로세싱과 스케줄링: 동시성을 통한 효율적인 실행 🔄️

• 운영체제의 스케줄링: 운영체제(OS)는 스케줄링을 통해 여러 프로세스를 번갈아가며 실행한다. 이로 인해 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보인다. 이를 멀티프로세싱이라고 한다.

네트워크 프로그래밍에서의 스레드 활용: 병렬 작업으로의 전환 🌐

스트리밍 서비스에서 데이터를 수신하고 송신하는 작업을 각각의 스레드로 나누어 병렬로 실행 할 수 있다.

즉, 스레드의 역할은 동시에 실행되어야하는 작업은 스레드로 만들수 있다. 이렇게 하면 각 작업이 병렬로 수행된다.

• 받는 루틴: 데이터를 수신하는 스레드
• 보내는 루틴: 데이터를 송신하는 스레드

우리가 사용했던 스레드는 무엇일까? : 스레드의 역할과 활용⚙️

메인함수는 기본적으로 하나의 스레드에서 실행된다. 추가로 다른 스레드를 생성하여 병렬 작업을 수행할 수 있다.

 

스레드를 활용하면 동시에 여러 작업을 효율적으로 처리할 수 있으며, 이를 통해 프로그램의 성능을 향상시킬 수 있다.

 

 

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스레드의 개념

 

• 스레드: 프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름 단위를 스레드라고 한다.
• 멀티스레드: 한 개의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드가 독립적으로 수행되는 것을 멀티 스레드라고한다.
• 메인 함수 자체가 하나의 스레드이다. 여러개의 스레드가 동시에 동작할 수 있다.

 

 

 

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System.Threading 네임 스페이스

닷넷에서 스레드 관련 기능을 제공하기 위한 라이브러리로 System.Threading 네임 스페이스가 있다.

 

동기화

Interlocked, Monitor, Mutex 스레드 동기화 객체이다. 스레드를 사용하기 위해서 이러한 메소드를 이용한다.

주요기능	내용
Interlocked	여러 스레드가 공유하는 변수를 안전하게 변경할 수 있도록 도와준다. 예를 들어, 두 스레드가 동시에 숫자를 증가시키려고 할 때 충돌을 피하게 한다.
Monitor	`lock`, `wait`, `signal`을 사용하여 한 번에 하나의 스레드만 특정 코드를 실행할수 있도록 한다. - lock: 다른 스레드가 접근하지 못하도록 막음 - wait: 스레드가 특정 조건이 될 때까지 기다리게 함. - signal: 기다리고 있는 스레드에게 진행하라고 신호를 보냄
Mutex	여러 스레드가 동시에 자원을 사용하지 못하게 한다. 예를 들어, 두 스레드가 동시에 파일에 쓰지 못하도록 한다.

 

스레드 관련 클래스와 기능

주요기능	내용
Thead	스레드를 생성하고 실행시키는 기능을 제공 예: 새 스레드를 만들어서 특정 작업을 백그라운드에서 수행
TheadPool	스레드 풀 내의 스레드들을 재사용하여 효율적으로 작업을 처리한다. 새 스레드를 생성하는 대신 기존 스레드를 사용
Timer	일정한 시간 간격으로 메소드를 실행할 수 있도록 한다. 예: 매 1초마다 특정 작업을 수행하도록 설정

 

델리게이트

주요기능	내용
ThreadStart	스레드에서 실행될 메소드를 지정하는 델리게이트 예: `Thread thread = new Thread(new ThreadStart(MyMethod))`
WaitCallback	타이머나 스레드 풀에서 호출될 메소드를 지정하는 델리게이트

 

스레드 속성

주요기능	내용
ThreadState	스레드의 현재 상태를 나타낸다. 예를 들어, 실행 중, 대기 중, 중지됨 등
ThreadPriority	스레드의 실행 우선순위를 지정한다. 예를들어, 중요한 작업을 더 빨리 처리하기 위해 우선순위를 높일 수 있다.

 

 

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스레드 정보 출력하기

 

스레드 정보를 텍스트 박스에 출력한다.

 

1. Form1.cs 배치

• TextBox 배치
  • Name: txtThreadInfo
  • MultiLine: True
• Button 배치
  • Name: btnThreadInfo
  • Text: 스레드 정보

스레드 정보 버튼 클릭 후 출력된 스레드 정보

2. 이벤트 핸들러 생성

// 스레드는 메인스레드 or 주스레드로 존재 
// 스레드를 사용하기 위해서는 추가
using System.Threading; 

private void btnThreadInfo_Click(object sender, EventArgs e)
{

    Thread th = Thread.CurrentThread; // 스레드 객체 생성
    th.Name = "threadInfo"; // 스레드 이름 설정

    txtThreadInfo.Text += "스레드 이름: " + th.Name + "\r\n";
    txtThreadInfo.Text += "스레드 우선순위: " + th.Priority + "\r\n";
    txtThreadInfo.Text += "스레드 상태: " + th.ThreadState + "\r\n";

}

 

F12 + CurrentThread 객체를 보면 현재 실행되는 스레드를 보여준다. 정적인 메소드로 get,set 프로퍼티(get,set을 하나로 만든것)이다. C++에서는 Thread th = Thread::CurrentThread; 와 같이 호출한다. 

 

 

F12 + Name 에서도 스레드의 이름을 설정하는 Name이 get,set의 프로퍼티로 구성되어 있다. th.Name = "이름"; set name이 발동되서 value 값이 입력된다.

 

3. 프로그램 시작 시 기본적으로 생성되는 Main 스레드의 상태 출력

스레드 상태를 TextBox에서 출력해본다. (설정한 이름, 우선순위, 스레드 상태)

우선순위는 기본값이 Normal이다. 스레드 상태가 Running으로 동작하고 있다.

 

방금 스레드를 만든적이 없다. 그말은 CurrentThread로 정보를 얻어왔는데, 일반적으로 프로그램이 시작되면 Main() 메서드가 있는 스레드가 생성되고 실행된다는 것이다.

스레드를 생성하지않아도 기본적으로 동작한다. Program.cs 가면 Main()메서드 자체가 메인스레드이다.

 

메인스레드 안에서 기능을 추가한다고 스레드가 되지않는다.

이 코드로 알수 있는 사실은 우리가 스레드를 만들지 않아도, 기본적으로 메인스레드가 동작하고 있고, 스레드의 정보들을 가져올수 있다는 것이다..