[C#] 안전하고 효율적인 스레드 생성 및 종료 방법

C#에서 스레드를 생성하고, 종료하는 방법에 대해 알아본다. 스레드는 프로그램에서 여러 작업을 동시에 실행할 수 있게 해주는 중요한 도구이다. 이 글에서는 스레드를 안전하고 효율적으로 생성하고 종료하는 방법을 단계별로 알아본다. 또한 스레드가 자동으로 종료되도록 하는 최선의 방법에 대해서도 살펴보자.

 

 

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스레드 생성하기

Thread 클래스는 System.Threading 네임스페이스에서 제공되는 클래스로, 스레드의 생성, 종료, 및 제어 기능을 제공한다.

이 클래스를 사용하면 프로그램에서 병렬로 실행되는 작업을 구현할 수 있다. 주요 기능은 다음과 같다.

1. 스레드 생성: 새로운 스레드를 생성하여 병렬로 실행되는 작업을 시작할 수 있다.
2. 스레드 종료: 스레드가 작업을 완료하거나 더 이상 필요하지 않을 때 스레드를 종료할 수 있다.
3. 스레드 제어: 스레드의 우선순위를 설정하거나, 일시 중지하거나 다시 시작하거나, 스레드 간 통신을 위한 동기화 기능을 제공한다.

public sealed class Thread

sealed 키워드가 클래스 앞에 붙어 있으면 해당 클래스는 더 이상 다른 클래스에게 상속될 수 없다. 즉, sealed 클래스는 다른 클래스에서 상속되어 확장되는 것을 방지한다. 따라서 sealed 클래스는 주어진 형식 그대로 사용해야하며, 새로운 기능을 추가하거나 변경할수 없다. 이렇게 함으로써 클래스의 의도된 동작이나 보안을 보다 강력하게 유지할 수 있다.

 

메소드	설명
Abort()	해당 스레드에서 ThreadAbortException을 발생시켜 스레드를 강제 종료한다. 급격한 종료가 이뤄지므로 안전하지 않고, 예기치 않은 결과를 초래할 수 있다. 따라서 사용을 권장하지 않는다.
Join()	특정 스레드가 종료될 때까지 대기하면서 호출 스레드를 차단한다. 주로 부모 스레드가 자식 스레드의 작업이 완료되기를 기다릴 때 사용된다. 안전하게 스레드를 종료하고자 할때, 사용된다.
Resume()	일시 중지된 스레드를 다시 시작하는 것이 아니라, 스레드를 일시 중지한 뒤 다시 시작하는데 사용되었던 메서드이다. 현재는 사용되지 않으며, 대신 일시 중지된 스레드를 다시 시작하려면 다른 메커니즘을 사용해야한다.
Sleep()	지정된 시간동안 현재 스레드를 일시 중지한다. 다른 스레드에게 제어를 넘겨주어 다른 작업을 처리할 수 있도록 한다. 주로 스레드의 실행을 일시 중지하고, 교착 상태를 방지하고자 할 때 사용된다.
Start()	현재 스레드 객체를 동작(Running)상태로 변경하여 스레드를 시작한다.
Suspend()	현재 동작하고 있는 스레드를 일시 중지하는 메서드이자만, 현재는 사용되지 않는다.

 

스레드 생성보다 종료가 더 어려운데, 안전한 종료를 위해선 적절한 타이밍과 방법을 선택하는 것이 중요하다.

 

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ThreadStart 델리게이트

ThreadStart 델리게이트는 스레드에서 실행할 메서드를 참조할 수 있게 해주는 C#에서 사용되는 델리게이트이다. 이 델리게이트는 특정 메서드의 기능을 다른 코드 블록에 위임하여 처리하는 역할을 한다.

public delegate void ThreadStart();

간단히 말하면, ThreadStart 델리게이트는 스레드가 실행할 메서드를 지정하기 위한 일종의 포인터 역할을 한다. 이 델리케이트를 사용하면 스레드를 생성할 때 실행할 메서드를 명확하게 지정할 수 있다. 

 

델리게이트는 C#에서만 사용되는 개념이지만, 문법적으로는 다소 독특할 수 있다. 특정 작업을 수행하기 위해 다른 메서드에 대한 참조를 전달하는 유용한 방법이다.

 

여러 스레드가 동일한 메서드를 실행해야 할 때 ThreadStart 델리게이트를 사용하여 간편하게 스레드를 생성하고 관리할수 있다.

 

 

 스레드 생성하기

ThreadStart ts = new ThreadStart(ThreadFunction);
Thread thd = new Thread(ts)
thd.Start();

1. 먼저 Thread 클래스의 객체를 생성한다.
2. 생성자의 전달인자로 ThreadStart 델리게이트를 전달한다. 이때, ThreadStart 델리게이트는 스레드가 실행할 메서드를 참조한다. 예를 들어, `ThreadFuction`이라는 메서드를 실행하려면 `new ThreadStart(ThreadFunction)`과 같이 작성한다.
3. 생성한 Thread 객체를 통해 스레드를 시작한다. 이를 위해 `Start()`메서드를 호출한다.

 

 

스레드를 사용하는 과정

스레드의 실체는 함수이다. 여러 작업을 동시에 실행하기 위해 사용되는 함수로, 일종의 특정 기능을 독립적으로 사용할 수 있도록 해준다.

스레드를 사용하는 과정을 간단히 정리하면 다음과 같다.

1. 스레드 함수 정의: 스레드가 실행할 함수를 정의한다. 이 함수는 스레드가 독립적으로 실행할 작업을 포함한다.
2. 델리게이트 생성: 델리게이트를 생성하여 스레드 함수를 참조한다. 델리게이트는 특정 함수의 참조를 저장하는데 사용된다.
3. 스레드 객체 생성: Thread 클래스의 객체를 생성한다. 이때, 생성자로 스레드 함수를 가리키는 델리게이트를 전달한다.
4. 스레드 시작: 생성한 스레드 객체의 Start() 메서드를 호출하여 스레드를 시작한다. 이를 통해 스레드가 해당 함수를 실행하게 된다.

 

이렇게 스레드를 생성하고, 실행함으로써 여러 작업을 동시에 처리할 수 있게 된다.

 

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스레드 생성하기

메인 함수가 주 스레드이다. 메인함수가 시작되면, 주 스레드가 시작된것이다. 메인함수가 종료되면, 주 스레드가 종료된 시점이다. 주 스레드 안에서 필요에 의해 워커 스레드를 생성할 수 있다.

 

스레드가 생성 및 동작하는 구조 🔄️

주 스레드에서 Thread.Start() 하면 새로운 스레드가 생성되고, 독립적으로 돌아간다.

 

1. 스레드 함수 만들기

메인스레드와 독립적으로 만들어야하니까, 외부에서 만들면 된다.

ThreadFunction() 은 스레드 기능이 되는 것으로 보통 스레드는 반복 작업을 하기 때문에 무한 루프를 만든다.

일반 코드에서는 10번만 돌리도록하겠다.

public static void ThreadFunction()
{

    int count = 0;
    while(count < 10)
    {
        count++;
        Console.WriteLine("스레드 동작중...");
    }
}

 

2. 델리게이트로 등록하기

엔트리 포인트가 메인이다. 메인 안에서 만들도록 한다. 이 델리게이트로 함수를 등록하고, 객체를 생성한다.

ts는 ThredStart 델리게이트 객체이다. 이 델리게이트는 스레드 클래스이고의 생성자에 전달되어, 스레드가 실행할 메서드를 지정한다.

 static void Main(string[] args)
 {
     Console.WriteLine("주 스레드 시작");
     // 2. 델리게이트로 등록하기
     ThreadStart ts = new ThreadStart(ThreadFunction);

     // 3. 스레드 객체생성
     Thread thd = new Thread(ts);

     Console.WriteLine("주 스레드 종료");
 }

 

3. 스레드 객체 생성

`Thred` 클래스는 seadled로 선언되어 있어 상속하지 못하도록 되어있다. 이 말은 `Thread`클래스를 상속하여 새로운 클래스를 만들 수 없다는 의미이다.

 

 

 

4. 스레드 시작

thd.Start() 메서드를 호출하여 워커 스레드를 시작한다. 워커 스레드 상태가 Running으로 출력된다.

워커 스레드가 시작이 되었는데, "주 스레드 종료"는 메인이 종료가 되었다는 것으로 주 스레드는 종료되었지만

워커스레드는 독립적으로 계속 실행된다. 

 static void Main(string[] args)
 {
     Console.WriteLine("주 스레드 시작");
     // 2. 델리게이트로 등록하기
     ThreadStart ts = new ThreadStart(ThreadFunction);

     // 3. 스레드 객체생성
     Thread thd = new Thread(ts);

     // 4. 스레드 시작
     thd.Start();
     Console.WriteLine("워커 스레드 시작: " + thd.ThreadState.ToString());
     Console.WriteLine("주 스레드 종료");
 }

 

주 스레드가 종료되어도 스레드는 동작중..두개의 스레드가 독립적으로 돌아가고 있다는 것

 

동시에 실행되기 때문에 시퀀스가 서로 맞지 않다. 동시에 돌아감.

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스레드 자동 종료

스레드 종료 시 가장 좋은 방법은 자동으로 종료되도록 하는 것이다. 이는 가장 안전한 방법이고, 스레드가 정해진 작업을 완료하면 스스로 종료되는 구조를 의미한다. 자동 종료는 스레드가 10번 반복 작업을 수행한 후 안전하게 종료되는 예제 처럼 스레드가 특정 조건을 만족할 때 자연스럽게 종료되도록 하는것이다. 이는 스레드를 제어하거나 강제로 종료하는 것보다 일반적이고 권장되는 방법이다.

public static void ThreadFunction()
{
    int count = 0;
    while (count < 10)
    {
        // 코드
    }
}

 

 

 

 

 

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스레드 강제 종료

스레드를 강제로 종료해야할 때가 있다. 스레드를 외부에서 강제 종료해야 하는 경우 Abort()메소드를 사용한다. Abort()메소드가 호출되면 내부적으로 ThreadAbortException 강제 예외를 발생시켜 종료한다. 이는 권장하지 않는다.

public void Abort();

 

 

강제 예외 종료

예외 종료 시 Abort를 사용해서 강제 종료된다. try catch문으로 확인해보자.

강제 종료할 때 이런 예외가 발생할 수 있다는 것. e. 하면 관련 메세지 소스를 출력할 수 있다. e를 그대로 출력한다.

public static void ThreadFunction()
{
    // 스레드에서 실행할 작업

    try
    {
        int count = 0;
        while (count < 1000)
        {
            count++;
            Console.WriteLine("스레드 동작중...");
        }
    }
    catch (ThreadAbortException e)
    {
        Console.WriteLine("Abort 예외 발생: " + e);
    }
    finally
    {
        Console.WriteLine("finally");
    }
   
}

 

메인에서 워커스레드를 종료를 시켜보도록한다. Thread.Sleep(100) 0.1초 intervel을 준다. 강제로 Abort함수를 호출한다.

1000번 스레드 동작을 출력하다가 강제 Abort() 메서드 호출되면 스레드가 중지된다.

 static void Main(string[] args)
 {
     Console.WriteLine("주 스레드 시작");
     // 2. 델리게이트로 등록하기
     ThreadStart ts = new ThreadStart(ThreadFunction);

     // 3. 스레드 객체생성
     Thread thd = new Thread(ts);

     // 4. 스레드 시작
     thd.Start();
     Console.WriteLine("워커 스레드 시작: " + thd.ThreadState.ToString());
     Console.WriteLine("주 스레드 종료");
     Thread.Sleep(100);
     thd.Abort();
 }

스레드를 컨트롤하는 로직에서 강제 종료되서 catch문을 탄다. 예외처리를 해주고, ThreadAbortException을 해주는 것이 안전하다.

 

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스레드의 우아한 종료

안정적으로 스레드를 정상 종료하는 방법은 Join 메소드 사용하면 된다. 스레드가 다 실행될 때까지 기다렸다가 종료시키므로 매우 안정적이다.

public void Join();

Abort는 준비되지않은 상태에서 강제로 종료할때 사용하고, Join은 스레드가 다 실행될때까지 기다려줬다가 종료한다.

C++에서는 강제종료, 우아한 종료 처리하는 것이 까다롭다.

 

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("주 스레드 시작");
    // 2. 델리게이트로 등록하기
    ThreadStart ts = new ThreadStart(ThreadFunction);

    // 3. 스레드 객체생성
    Thread thd = new Thread(ts);

    // 4. 스레드 시작
    thd.Start();
    Console.WriteLine("워커 스레드 시작: " + thd.ThreadState.ToString());
    Console.WriteLine("주 스레드 종료");
    Thread.Sleep(100);
    thd.Join();
}

 

Abort()를 사용했을 때는 중간에 예외가 발생헀는데, Join()은 종료되기 전까지 끝까지 기다려주고 정상 종료가 된다. 스레드를 우아하게 종료하는 방법이다.