[C#] Thread(스레드)

★KEYWORD★
프로레스 내에서 실행되는 흐름의 단위 / 멀티스레드 / 작업 동시 처리

Thread(스레드) 란?

어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스(컴퓨터에서 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램) 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말한다. 일반적으로 한 프로그램은 하나의 스레드를 가지고 있지만, 프로그램 환경에 따라 둘 이상의 스레드를 동시에 실행할 수 있다. 이러한 실행 방식을 멀티스레드(multithread)라고 한다.

특히 게임 서버쪽에서는 멀티스레드가 중요한데, 각 플레이어의 액션, 게임 내의 이벤트, 데이터 동기화 등 다양한 작업들을 동시에 처리해야 하기 때문이다.

 

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게임 엔진 스레드

- Update (GameLogic Thread [게임 로직을 처리하기 위함])

• 유니티 업데이트 함수 / 계속 처리될 거

- Render (Game Rendering Thread)

• 임의로 사용할 수 없음
• 실제로 그려주는 애

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유니티(C#) 쓰레드 예제

다음 코드를 작성해보자.

using UnityEngine;
 
public class Test_Thread : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        Numbering(1);
        Numbering(2);
    }
 
    private void Numbering(int index)
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            print($"Numbering {index} : {i}");
    }
}
 

실행결과

예상했듯이 결과는 차례대로 예쁘게 출력된다.

 

하지만 다음과 같이 스레드를 넣어서 실행해보자.

(스레드에 관련된 기능들은 System.Threading 네임스페이스에 포함되어 있다!)

using System.Threading;
using UnityEngine;
 
public class Test_Thread : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        //Numbering();
        //Numbering();
 
        ThreadStart start1 = new ThreadStart(Numbering);
        Thread t1 = new Thread(start1);
 
        ThreadStart start2 = new ThreadStart(Numbering2);
        Thread t2 = new Thread(start2);
 
        t1.Start();
        t2.Start();
 
        t1.Join();
        t2.Join();
    }
 
    private void Numbering()
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            print($"Numbering {i}");
 
        print($"Numbering 종료");
    }
 
    private void Numbering2()
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            print($"Numbering2 {i}");
 
        print($"Numbering2 종료");
    }
}
 

 

실행 결과

이처럼 처음과 같이 순서대로 나오는 것이 아닌, 뒤죽박죽으로 결과가 출력된다.

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쓰레드의 Race Condition

다음은 스레드의 Race Condition을 코드를 통해 알아보자. 자세한 이론 참고

using System.Threading;
using UnityEngine;
 
public class Test_RaceCondition : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        Run1();
        Run2();
        Run3();
        Run4();
 
        print($"sum : {sum}");
    }
 
    private uint sum;
    private int count = 1000000;
 
    private void Run1()
    {
        for(int i = 0; i < count; i++)
        {
            sum += (uint)i;
        }
    }
 
    private void Run2()
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            sum += (uint)i;
        }
    }
 
    private void Run3()
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            sum += (uint)i;
        }
    }
 
    private void Run4()
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            sum += (uint)i;
        }
    }
}
 

[그림 1] 실행 결과 : 정상적으로 더해진 숫자이다

 

Start 부분에 다음과 같이 쓰레드를 추가해보자.

        Thread[] threads = new Thread[4];
 
        threads[0] = new Thread(new ThreadStart(Run1));
        threads[1] = new Thread(new ThreadStart(Run2));
        threads[2] = new Thread(new ThreadStart(Run3));
        threads[3] = new Thread(new ThreadStart(Run4));
 
        foreach (Thread t in threads)
            t.Start();
 
        foreach (Thread t in threads)
            t.Join();

실행 결과 : 뒤죽박죽으로 더해졌다 / 결과는 실행할 때 마다 다르다

 

결과 값이 처음과 다르고 실행할 때 마다도 다르게 된다.

이처럼 스레드 1, 2, 3, 4번이 서로간의 경쟁 상태(Race Condition)로 들어간 것을 확인할 수 있다.

 

이를 해결 할 방안은 이러하다.

public class Test_RaceCondition : MonoBehaviour
{
    private Mutex mutex;    // 상호 배제
 
    void Start()
    {
        mutex = new Mutex();

다음과 같이 Mutex(상호배제) 변수를 만들어준다

 

이제 자신이 실행 할 때 자신을 임계의 영역으로 묶어주면 된다.

이것을 Run1(),2(),3(),4() 에다가 다 적용시킨다.

private void Run1()
    {
        mutex.WaitOne();    // lock
 
        for(int i = 0; i < count; i++)
        {
            sum += (uint)i;
        }
 
        mutex.ReleaseMutex();   // unlock
    }

 

.WaitOne()은 하나가 들어가니까 나머지에게 대기하라는 의미이다. 이것이 바로 lock이다.

그리고 실행이 끝나면 다 되었으니까 문을 열겠다는 것이 ReleaseMutex()이다. 이것은 unlock이라고 보면 된다.

 

그렇게 하고 실행해보면,

실행결과

위의 그림[1] 과 같이 정상적으로 실행된 것을 볼 수 있다.

 

 

 

출처 및 참고: 강의 짱잘하시는 울 유니티 선생님 수업