[Java] 스레드 종료 & Daemon 스레드

스레드 중단의 필요성과 상황

애플리케이션에서 스레드는 자원을 소비한다. 스레드가 실행 중이지 않더라도 메모리와 커널 자원을 사용하며, 실행 중인 경우 CPU 시간을 할당받는다. 이러한 자원 소비는 불필요하게 실행되고 있거나 더 이상 작업을 수행하지 않는 스레드가 존재할 때 문제가 된다. 특히 다음과 같은 상황에서 스레드 중단이 요구된다.

1. 불필요한 리소스 회수: 작업을 완료한 후에도 스레드가 종료되지 않아 리소스를 계속 소비하는 경우, 해당 스레드를 종료함으로써 자원 사용을 최적화할 수 있다.
2. 비정상 동작 대응: 서버에 요청을 보내거나 복잡한 계산을 수행하는 도중, 예상보다 오래 걸리는 경우나 응답이 없는 경우 스레드를 중단해 시스템 전체의 안정성을 유지할 수 있다.
3. 애플리케이션 종료 시 처리: 메인 스레드가 종료되더라도 일반(비데몬) 스레드가 실행 중이면 JVM은 종료되지 않는다. 따라서 애플리케이션 종료 전에 모든 일반 스레드를 적절하게 정리할 필요가 있다.

인터럽트(interrupt) 메서드를 이용한 스레드 중단

자바에서 스레드를 중단하는 첫 번째 방법은 interrupt() 메서드를 사용하는 것이다. 각 스레드 객체는 내부에 "interrupted status" 플래그를 가지고 있으며, interrupt() 호출 시 해당 플래그가 true로 설정된다.

인터럽트 동작 방식

1. 블로킹 메서드 내 인터럽트: 스레드가 sleep(), wait(), join() 등의 메서드를 실행 중인 경우, 이 메서드들은 인터럽트가 발생하면 즉시 InterruptedException을 발생시킨다. 예제 코드에서 Thread.sleep(500000) 호출은 인터럽트 시 예외를 던지고, 예외 처리 블록에서 메시지를 출력한 후 스레드를 종료한다.
2. 명시적 인터럽트 체크: 스레드 내부에서 주기적으로 Thread.currentThread().isInterrupted() 메서드를 호출하여 인터럽트 상태를 확인하고, 상태에 따라 작업을 중단할 수 있다. 두번째 예제코드의 LongComputationTask에서는 루프 내에서 해당 검사를 수행하여, 인터럽트가 감지(주석 처리 된 부분)되면 중간 계산 결과를 반환하고 종료한다. 

블로킹 메서드(Blocking Method) : 특정 작업을 수행하는 동안 현재 스레드의 실행을 멈추고, 어떤 조건이 충족되거나 타임아웃이 발생할 때까지 기다리게 만드는 메서드

• 실행 흐름 차단: 메서드 완료/중단 조건 충족 전까지 스레드 실행 정지
• 자원 점유 유형:
  • CPU 리소스: 대기 시 미점유 (ex: Thread.sleep())
  • 입출력 리소스: 물리적 장치 점유 (ex: 파일 읽기/쓰기)
• 블로킹 포인트: 인터럽트 가능 지점 표시 → 스레드 제어의 핵심 위치

구분	메서드	블로킹 트리거
스레드 제어	Thread.sleep()	시간 기반 대기
동기화	Object.wait()	모니터 락 해제 대기
입출력 작업	InputStream.read()	데이터 수신 대기
스레드 조인	Thread.join()	타 스레드 종료 대기
큐 연산	BlockingQueue.take()	큐 요소 존재 대기

 

인터럽트 방식 예시

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new BlockingTask());
        thread.start();
        // 인터럽트 호출 시, 스레드 내부의 sleep 메서드가 InterruptedException을 발생시킴
        // thread.interrupt();
    }

    private static class BlockingTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(500000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("blocking thread 탈출");
            }
        }
    }
}

 

 

• 케이스 1 (인터럽트 미호출): thread.interrupt() 호출이 주석 처리된 상태에서는, BlockingTask 스레드가 500초 동안 슬립 상태에 머무르며 메인 스레드는 종료되지만 JVM은 해당 스레드가 종료되지 않아 계속 대기한다.
• 케이스 2 (인터럽트 호출): thread.interrupt()를 호출하면, 슬립 중인 스레드가 InterruptedException을 발생시키고, 예외 처리 블록 내 메시지를 출력한 후 스레드가 종료된다.

 

인터럽트 방식은 스레드가 블로킹 메서드를 호출 중일 때 즉각적으로 종료할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 명시적으로 상태를 체크하는 방법을 사용하면 스레드가 어떤 작업을 수행하는 도중에도 중단 여부를 확인할 수 있다.

 

데몬 스레드(daemon thread)를 이용한 스레드 중단

데몬 스레드는 JVM의 종료 조건과 관련하여 중요한 역할을 한다. 기본적으로 생성된 스레드는 일반 스레드로 간주되며, 모든 일반 스레드가 종료되어야 JVM이 종료된다. 데몬 스레드는 메인 스레드와 달리 애플리케이션의 종료를 방해하지 않도록 설계되어 있다.

데몬 스레드 사용 시 고려 사항

• 애플리케이션 종료: 애플리케이션 종료 시, 데몬 스레드는 자동으로 종료된다. 따라서 백그라운드 작업이나 장시간 실행되는 계산 작업에서 데몬 스레드를 사용하면, 메인 스레드 종료와 함께 불필요한 리소스 소모를 방지할 수 있다.
• 실제 응용 사례: 웹 서버의 타임아웃 처리, 안드로이드의 백그라운드 작업 취소, 분산 시스템에서의 블로킹 호출 관리 등 다양한 분야에서 데몬 스레드를 활용한다.

데몬 스레드 방식 예시

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new LongComputationTask(new BigInteger("999999"), new BigInteger("999999999")));
        // 스레드를 데몬 스레드로 설정하여, 메인 스레드 종료 시 함께 종료되도록 함
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
        // 필요에 따라 일정 시간 후 메인 스레드가 종료되도록 설정할 수 있음
        // Thread.sleep(10000);
        // 또는 thread.interrupt() 호출하여 중단할 수도 있음
    }

    private static class LongComputationTask implements Runnable {
        private BigInteger base;
        private BigInteger power;

        public LongComputationTask(BigInteger base, BigInteger power) {
            this.base = base;
            this.power = power;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(base + "^" + power + " = " + pow(base, power));
        }

        private BigInteger pow(BigInteger base, BigInteger power) {
            BigInteger result = BigInteger.ONE;
            // 루프 내에서 인터럽트 상태를 확인하여, 중간에 종료할 수 있도록 처리(시간이 오래걸리는 부분)
            for (BigInteger i = BigInteger.ZERO; i.compareTo(power) != 0; i = i.add(BigInteger.ONE)) {
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    System.out.println("Prematurely interrupted LongComputationTask");
                    return result;
                }
                result = result.multiply(base);
            }
            return result;
        }
    }
}

 

해당 예시에서는 LongComputationTask가 매우 큰 지수 계산을 수행한다. 루프 내부에서 인터럽트 여부를 확인하여, 만약 인터럽트가 발생하면 중간 결과를 반환하고 종료한다. 데몬 스레드로 설정함으로써 메인 스레드가 종료되면 해당 스레드 역시 JVM에 의해 강제 종료되므로, 애플리케이션 종료를 위한 추가적인 스레드 관리가 필요하지 않다.

 

정리

스레드 중단은 애플리케이션의 안정성과 효율적인 자원 관리에 핵심적인 역할을 한다.

인터럽트 메서드를 통한 스레드 중단은 블로킹 메서드나 루프 내부에서 인터럽트 상태를 체크하는 방식으로 스레드의 정상 종료를 보장한다.

반면, 데몬 스레드를 활용하면 애플리케이션 종료 시 백그라운드 스레드로 인한 지연 없이 자원 회수가 가능하다.

 

참고 자료:

Udemy - Java 멀티스레딩, 병행성 및 병렬 실행 프로그래밍 전문가 되기