프로세스(Process) vs 스레드(Thread) 완벽 이해하기

프로세스(Process) vs 스레드(Thread) 완벽 이해하기

동시성(Concurrency)과 멀티스레드를 공부하기 전에 반드시 이해해야 하는 것이 있습니다.

바로:

프로세스(Process)

스레드(Thread)

입니다.

사실 이후에 배울:

• synchronized
• volatile
• CAS
• Atomic
• ExecutorService
• ThreadPool
• CompletableFuture
• Virtual Thread

전부 여기서 시작합니다.

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대표 이미지

 

 

 

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1. 프로그램과 프로세스는 다르다

많이 헷갈리는 부분.

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프로그램

실행 파일 자체

 

예:

chrome.exe
java.exe
notepad.exe

 

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디스크에 저장된 상태.

아직 실행되지 않음.

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2. 프로세스(Process)

프로그램을 실행하면

운영체제(OS)가:

실행 중인 프로그램

 

으로 만들어 줌.

이것이 프로세스.

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예:

chrome.exe 실행
↓
Chrome Process 생성

 

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3. 프로세스 정의

한 줄 정의.

실행 중인 프로그램의 인스턴스

 

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4. 프로세스는 무엇을 가질까?

운영체제는 프로세스마다:

메모리
파일 핸들
소켓
CPU 자원

 

을 할당.

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5. 프로세스 메모리 구조

대표적으로:

Process

 ├─ Code
 ├─ Data
 ├─ Heap
 └─ Stack

 

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6. 프로세스 특징

매우 중요.

프로세스끼리는 메모리를 공유하지 않는다.

 

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7. 예시

Chrome Process
Heap 1GB

VS

Notepad Process
Heap 100MB

 

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서로 접근 불가.

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8. 왜?

OS가 보호하기 때문.

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만약 가능하다면:

메모장 프로그램이
은행 프로그램 메모리 수정 가능

 

해짐.

엄청 위험.

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9. 그래서 프로세스는 독립적

안전성 높음

 

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하지만

생성 비용 큼

 

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10. 문제 발생

예를 들어 웹 브라우저.

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Chrome이

사용자 입력
네트워크
렌더링
동영상

 

을 처리해야 함.

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모든 작업을 프로세스로 만들면?

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11. 프로세스 생성 비용

매우 비쌈.

운영체제는:

메모리 할당
PCB 생성
스케줄링 등록

 

수행.

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그래서 등장.

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12. 스레드(Thread)

한 줄 정의.

프로세스 안에서 실행되는 작업 단위

 

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13. 비유

프로세스 = 회사

스레드 = 직원

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회사
 ├─ 직원1
 ├─ 직원2
 ├─ 직원3

 

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회사 자원은 공유.

직원은 각각 일함.

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14. 실제 구조

Process

 ├─ Thread 1
 ├─ Thread 2
 ├─ Thread 3

 

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15. 핵심 특징

매우 중요.

스레드는 Heap을 공유한다.

 

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16. 구조

Process

 Heap
 ↑ 공유

 ├─ Thread1
 │   Stack
 │
 ├─ Thread2
 │   Stack
 │
 └─ Thread3
     Stack

 

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17. 정리

영역	공유 여부
Heap	공유
Method Area	공유
Stack	개별

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18. Java 관점

예:

 

public class User {

    private String name;
}

 

객체 생성.

 

User user = new User();

 

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객체는?

Heap

 

에 생성.

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19. Thread 2개

 

Thread A
Thread B

 

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둘 다

 

user.setName(...)

 

가능.

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왜?

Heap 공유.

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20. 여기서 문제 발생

대표적으로:

Race Condition

 

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예:

 

count++;

 

동시에 실행.

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결과

10000 예상

↓

9834

 

가능.

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21. 이것이 동시성 문제

다음에 배울:

 

synchronized

 

가 등장하는 이유.

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22. Thread는 왜 빠를까?

프로세스보다:

생성 비용 적음

 

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23. 이유

프로세스 생성

메모리 공간 생성
PCB 생성

 

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스레드 생성

Stack 생성
TCB 생성

 

정도.

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훨씬 가벼움.

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24. Context Switching

매우 중요.

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CPU는 사실

동시에 여러 작업 수행 불가

 

(코어 하나 기준)

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25. 운영체제가

Thread A
↓
Thread B
↓
Thread C

 

를 매우 빠르게 전환.

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26. 이것이 Context Switch

Context switch

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27. 저장되는 정보

대표:

Program Counter
Register
Stack 정보

 

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28. 비용 존재

그래서:

스레드 무한 생성

 

은 오히려 성능 저하.

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29. 멀티 프로세스 vs 멀티 스레드

멀티 프로세스

Chrome
VSCode
Notepad

 

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각각 독립.

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30. 장점

안정성 높음

 

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하나 죽어도

다른 프로세스 영향 적음.

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31. 단점

메모리 많이 사용

 

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32. 멀티 스레드

하나의 프로세스
 ↓
여러 Thread

 

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33. 장점

메모리 공유
빠른 통신
적은 비용

 

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34. 단점

동기화 문제

 

발생.

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35. Java에서 Thread 생성

예:

 

Thread t = new Thread(
    () -> {
        System.out.println(
            Thread.currentThread().getName()
        );
    }
);

t.start();

 

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36. 실행 흐름

Main Thread
 ↓
새 Thread 생성
 ↓
동시 실행

 

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37. JVM 관점

Java 프로그램 시작 시

이미

Main Thread

 

가 존재.

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즉

 

public static void main()

 

도 사실

Main Thread

 

가 실행.

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38. 실제 서버 구조

Spring Boot 실행.

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내부적으로

Main Thread
Tomcat Worker Thread
GC Thread
JIT Thread

 

등 수십 개 존재.

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39. 면접 단골 질문

Q. 프로세스와 스레드 차이?

프로세스
=
독립 실행 단위

스레드
=
프로세스 내부 실행 단위

 

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Q. 스레드는 무엇을 공유하나요?

Heap
Method Area

 

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Q. Stack은 공유하나요?

아니오

스레드별 독립

 

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Q. 왜 동기화가 필요한가요?

Heap 공유 때문

 

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40. 핵심 비교표

항목	프로세스	스레드
실행 단위	프로세스	프로세스 내부
메모리	독립	공유
생성 비용	큼	작음
통신 비용	큼	작음
안정성	높음	낮음
동기화 필요	거의 없음	매우 중요

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41. 핵심 흐름 요약

프로그램
 ↓
프로세스 생성
 ↓
프로세스 내부
 ↓
스레드 생성
 ↓
Heap 공유
 ↓
동시성 문제 발생 가능

 

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42. 가장 중요한 핵심 한 줄

프로세스는 독립된 실행 공간이고,
스레드는 같은 프로세스의 메모리를 공유하며 실행되는 작업 단위이다.

 

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43. 다음 글 예고

다음 글은:

Thread와 Runnable

입니다.

여기서부터 실제 Java 코드로:

 

new Thread()

Runnable

run()

start()

 

차이와 JVM 내부 동작을 배우게 됩니다.

그리고 이후:

synchronized
↓
volatile
↓
CAS
↓
Atomic
↓
ThreadPool

 

까지 전부 연결됩니다.