[Java] 스레드 생성 메커니즘과 JVM의 스레드 관리 방식으로 이해하는 스레드 start(), run() 메서드의 차이

Java에서 start() 메서드를 호출해야 하는 이유와 run() 메서드 직접 호출의 문제점을 알아보자.

 

1. 스레드 실행 메커니즘의 핵심 차이

start() 메서드의 역할

새로운 호출 스택(Call Stack)을 생성하여 JVM이 해당 스레드를 스케줄링할 수 있도록 준비 상태로 전환한다. 이 과정에서 네이티브 메서드 start0()가 호출되며, 이는 OS 수준에서 실제 스레드 리소스를 할당하는 역할을 수행한다.

 

run() 직접 호출의 문제점

현재 실행 중인 스레드의 호출 스택에서 동기적으로 코드가 실행된다. 이는 단순 메서드 호출과 동일한 방식으로 작동하며, 멀티스레딩의 핵심인 병렬 실행이 되지 않는다.

// 잘못된 사용 예시
Thread myThread = new MyCustomThread();
myThread.run();  // 메인 스레드에서 순차 실행

 

2. 스레드 관리

상태 전이	start()호출 시	run()직접 호출 시
NEW → RUNNABLE	O (스레드 풀에 등록)	X (상태 변화 없음)
독립적 실행 컨텍스트	O (새 스택 메모리 할당)	X (기존 스택 사용)
GC 관리 대상	O (실행 종료 후 자동 해제)	X (명시적 해제 필요)

 

JVM의 스레드 스케줄러는 start()를 통해 등록된 스레드만을 관리 대상으로 삼는다. run() 직접 호출 시 스레드 객체는 일반 자바 객체와 동일하게 취급된다.

 

3. 병렬성 테스트 

start() 호출 시

public class Main {
    public static class ConcurrencyDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Thread t1 = new TaskThread("T1");
            Thread t2 = new TaskThread("T2");

            t1.start();  // 병렬 실행
            t2.start();
        }
    }
    static class TaskThread extends Thread {
        public TaskThread(String name) {
            this.setName(name);
        }

        public void run() {
            IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
            });
        }
    }
}

start() 호출 결과

위의 코드와 실행 결과와 같이 스레드 T1, T2의 출력 순서가 매 실행마다 달라지는 것이 정상적인 병렬 실행의 결과라 할 수 있다.

 

run() 호출 시

그렇다면 run()을 직접 호출 시 결과는 어떨까?

위 코드에서 start() 호출 라인만 run()으로 변경한뒤 실행해보자.

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new TaskThread("T1");
    Thread t2 = new TaskThread("T2");

    t1.run();  // 병렬 실행 X
    t2.run();
}

run() 호출 결과

 

실행 결과에서 볼 수 있듯이 모든 출력이 순차적으로 발생한다. 즉, t1에 대한 run() 로직을 모두 실행한 뒤에야 t2가 작업을 처리한다.

차이는 이뿐만이 아니다.

위의 start() 호출 결과에서 실행중인 스레드가 T1, T2로 출력되는 것과 달리, run()호출 시에는 현재 작업 중인 스레드가 main으로 출력되는 것을 볼 수 있다.

 

이러한 결과는 실행 컨텍스트의 근본적 차이에서 비롯되는데, 스레드 생성 메커니즘과 JVM의 스레드 관리 방식에 대한 이해가 필요하다.

 

start() 사용 시

1. JVM이 start0() 네이티브 메서드를 통해 OS 수준에서 새 스레드 생성
2. 새 스레드의 호출 스택에 run() 메서드 프레임 생성 //(각 스레드는 독립적인 스택 공간과 Instruction Pointer를 갖는다)
3. Thread.currentThread()가 새 스레드 객체 반환

// T1 스레드의 run() 실행 컨텍스트
public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // "T1"
}

 

run() 직접 호출 시

1. 현재 스레드(메인)의 호출 스택에서 직접 실행
2. Thread.currentThread()는 메인 스레드 객체 반환

myThread.run();  // 메인 스레드 컨텍스트에서 실행
System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // "main"

 

정리

1. 실행 주체의 분리 : start()는 새로운 실행 주체(스레드)를 생성하지만, run() 직접 호출은 기존 실행 주체를 사용한다.
2. 스레드 식별 메커니즘 : Thread.currentThread()는 항상 현재 코드를 실행 중인 스레드를 반환한다. run()을 직접 호출하면 호출자의 스레드(main)가 실행 주체가 된다.
3. 스레드 클래스의 run() 메서드는 실행할 작업을 정의하는 템플릿이며, start()는 실행 주체 관리를 위한 메커니즘으로 설계되었다.

• start(): 실행 스레드 생성 + 작업 실행
• run(): 작업 실행만 (실행 주체 변화 없음)

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추가 - start(), run() 호출 방식 상세 비교

1. start() 호출 시
   • 새로운 실행 컨텍스트 생성: start() 메서드는 내부적으로 네이티브 메서드 start0()를 호출하여 OS에 새로운 스레드 생성을 요청한다. OS는 이 요청에 따라 새로운 스레드 제어 블록(TCB)을 생성하고, JVM은 OS가 생성한 TCB와 java.lang.Thread 객체를 매핑한다. 
   • 동시성 및 병렬 실행: OS 스케줄러가 새 스레드를 Runnable 상태로 전환하고, 스케줄링에 따라 각각 독립적인 스레드(T1, T2 등)에서 run() 메서드가 실행된다. 이로 인해 여러 스레드가 병렬로 실행될 수 있으며, 각 스레드의 이름이 출력되는 결과도 서로 다르다.
2. run() 직접 호출 시
   • 현재 스레드에서 순차 실행: run()을 직접 호출하면 새로운 스레드를 생성하지 않고, 단순히 일반 메서드를 호출하는 것과 동일하다. 따라서 run() 내 로직이 호출된 스레드(보통 main 스레드)에서 순차적으로 실행되므로, 스레드 이름도 모두 main으로 표시된다.
   • 병렬성 부재: 별도의 스레드가 없으므로 병렬로 여러 작업이 실행되지 않고, 한 작업이 끝난 후에 다음 작업이 실행된다.

 따라서, 스레드를 통한 병렬 처리 및 동시성을 구현할 때는 반드시 start()를 사용해야 한다는 점을 명심하자.

 

실행 주기 관리 흐름 요약

1. JVM: start0() 호출 → OS 스레드 생성 요청
2. OS: 스레드 TCB(Thread Control Block) 생성 
3. JVM: java.lang.Thread 객체와 OS 스레드 매핑
4. OS 스케줄러: Runnable 상태로 전환
5. JVM: run() 메서드 호출 시작
6. 실행 완료 후 OS 리소스 반환

 

용어 정리

• TCB : OS가 각 스레드를 관리하기 위해 유지하는 데이터 구조로 스레드의 실행 컨텍스트와 상태, 스택를 저장
• 실행 컨텍스트 :  특정 시점에 스레드가 작업을 수행하기 위해 필요한 모든 상태 정보 (OS가 스레드를 중단했다가 다시 실행할 때 정확히 중단된 지점부터 재개할 수 있도록 함)
  • 스레드의 실행 컨텍스트 핵심 구성 요소 : 프로그램 카운터, 스택 메모리, CPU 레지스터 상태, 스레드 상태, 참조 리소스

 

 

참고 자료:

https://www.simplilearn.com/tutorials/java-tutorial/thread-in-java

Java Threads: Thread Life Cycle and Threading Basics

https://hello-woody.medium.com/%EB%A9%80%ED%8B%B0-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C-1-%EC%9E%90%EB%B0%94%EC%97%90%EC%84%9C-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C%EC%9D%98-%EC%83%9D%EC%84%B1%EA%B3%BC-%EC%8B%9C%EC%9E%91-%EA%B7%B8%EB%A6%AC%EA%B3%A0-%EC%9E%90%EB%B0%94-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C%EC%99%80-os-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C-%EB%A7%B5%ED%95%91-35f6cbbb8958

멀티 스레드 — 1. 자바에서 스레드의 생성과 시작, 그리고 자바 스레드와 os 스레드 맵핑