Process & Thread

 

자바스크립트를 공부하다 보면 자바스크립트는 싱글스레드인지, 멀티스레드인지에 대해 알게 되고 고민하게 되는 시간이 있을 것이다. 그 시간을 위해 간단하게 사용되는 스레드와 프로세스 등의 개념을 간단히 살펴보려고 한다. 개념들의 정리 이후에 자바스크립트를 다시 한번 살펴보면 그 이해가 더 깊어질 것이라고 생각한다.

 

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글의 순서로는 먼저 각각의 개념에 대해 살펴보고 이후에는 예시를 통해 역할들을 정리해보려한다. 예시까지 이해를 하고 나서 다시 한번 개념에 대해 읽어보는 것을 추천한다.

프로세스(Process)와 쓰레드(Thread)는 컴퓨터에서 동시에 실행될 수 있는 작업의 단위이다. 하지만 둘은 목적과 특징이 다르다.

 

프로그램(Program)

파일 시스템에 존재하는 실행파일

➡️ .exe로 끝나는 파일을 프로그램이라고 생각하면 된다. 예전 게임 중 바람의 나라. exe라던지 한글. exe 등이 프로그램이다

 

 

프로세스(Process) 

프로세스란 컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램

• 프로세스는 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)을 할당받는다.
• 기본적으로 프로세스당 최소 1개의 스레드(메인 스레드)를 가지고 있다.
• 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.
• 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, inter-process communication)을 사용해야 한다

 

스레드(Thread)

어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위 / 프로세스는 스레드를 여러 개 생성해 여러 작업을 처리가능 / 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위 → 프로그램을 더블클릭으로 실행하게 되면 CPU를 차지하면서 수행을 담당하는 수행 주체가 바로 프로세스이다.

• 스레드는 프로세스 내에서 각각 stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
• 스레드는 프로세스 내의 주소공간이나 자원들을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유하면서 실행된다.
• 같은 힙 공간을 공유한다. 반면에 프로세스는 다른 프로세스 메모리에 직접 접근할 수 없다. 프로세스 내부에 있는 메모리를 공유하기 때문에 프로세스 간 메모리 공유보다 더 쉽다
• 스레드는 프로세스 내에서 생성되고 제거되며, 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드가 동시 작업할 수 있다.

📌 싱글 스레드

• 직렬 형태로 하나의 스레드가 하나의 작업만 수행하며 순서대로 처리
• 자원접근에 대한 동기화
• 효율성이 떨어짐

📌 멀티스레드

• 병렬로 일을 처리하여 여러가지 스레드를 한꺼번에 처리 → 효율적
• 둘 이상의 스레드가 동시에 실행하며 문제를 일으킬 수 있다.
• 둘 이상의 스레드에서 공유 자원에 접근할때 다른 스레드에서 사용 중인 경우 값을 읽어올때 동기화 문제가 발생할 수 있다.(순서가 중요한데 그 순서에 대한 문제가 발생할 수 있다)

 

프로세스와 스레드의 차이

• 프로세스는 독립적인 메모리 영역을 가지고 있으며, 스레드는 공유 메모리 영역을 가진다
• 하나의 프로세스가 종료되면 그와 관련된 모든 자원들이 반환되지만, 스레드는 다른 쓰레드에 의해 영향을 받을 수 있다.
• 프로세스 간 통신(IPC)은 복잡하고 속도가 느리지만, 쓰레드 간 통신은 간단하고 빠르다

프로세스는 독립적으로 실행되어야 하는 프로그램을 구현할 때 사용하고, 쓰레드는 동시에 실행되어야 하는 작업을 구현할 때 사용한다.

 

 

예시 ?

우리의 일상생활을 생각해 보면 보다 이해가 쉬울 것이다.

• 구글 크롬으로 유튜브를 들어가 노래를 들으며 바람의 나라를 하다가 카톡이 오면 넘어가서 카톡 하고 다시 게임으로 돌아가는 것을 생각해 보자. 너무나 일반적인 상황이다
• 여기서 보면 구글 크롬, 바람의 나라, 카카오톡이라는 프로그램을 실행시켜서 3개의 프로세스를 만든 것이다.
• 스레드를 알아보며 생각난 비유가 있는데 이게 정확한 내용인지는 모르겠지만 비슷하지 않을까 생각된다. (혹시라도 아시는 분이 계시다면 알려주시면 감사하겠습니다)
• ⁉️ 보통 크롬 브라우저를 사용할 때 여러 개의 탭을 띄워놓고 사용한다. 예를 들어 쿠팡에서 여러개의 물건을 비교하여 구매하기 위해 여러개의 탭을 띄워놓는데 그중 하나의 탭에서 로그인을 하고 다른 탭에 가서 새로고침을 한다면 그 탭도 로그인이 된 상태로 변경된다. 이런 부분에서 하나의 프로세스 안에 있는 스레드는 메모리들을 공유하니 가능한 게 아닐까?! 하는 생각을 해보았다.

 

 

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"자바스크립트는 멀티스레드가 아닌 싱글스레드를 사용하는 언어이다. 하지만 하나의 스레드에서 비동기적 실행을 통해 멀티스레드처럼 작동하는 것이다." 이 말을 이해 하기 위해 스레드와 프로세스가 무엇인지 알아보았다면 이제는 비동기적 실행이 무엇인지 동기적 실행과 비교하여 정리를 해보도록 하겠다. 

개념정리를 통해 내가 사용하고 있는 자바스크립트의 특성을 정확히 이해하고 더 나아가 Node.js와 그 작동방식등에 대해서도 더 깊은 이해를 할 수 있는 뜻 깊은 시간을 가지고 있다. 내가 사용하고 있는 언어와 프레임워크를 그냥 사용하는게 아니라, 내가 왜 사용하는지, 어떤 특성 때문에 사용하는지 계속 고민하는 시간을 가져보려고 한다.