파이썬 threading 라이브러리: 멀티스레딩을 활용한 병렬 처리

파이썬 threading 라이브러리: 멀티스레딩을 활용한 병렬 처리

파이썬의 threading 라이브러리는 프로그램에서 여러 스레드를 동시에 생성하고 관리하는 기능을 제공합니다. 이 글에서는 threading 라이브러리를 사용하여 멀티스레딩을 어떻게 활용하는지에 대해 알아보겠습니다.

1. 파이썬 threading 라이브러리란?

threading 라이브러리는 파이썬의 표준 라이브러리 중 하나로, 여러 스레드를 동시에 생성하고 관리하는 기능을 제공합니다. 스레드란 프로세스 내에서 실행되는 독립적인 실행 흐름을 의미하며, 멀티스레딩은 이러한 스레드를 여러 개 동시에 실행하는 것을 말합니다. 멀티스레딩을 통해 프로그램의 동시성을 향상시킬 수 있습니다.

2. threading 라이브러리의 주요 기능

threading 라이브러리의 주요 기능은 다음과 같습니다.

  • 스레드 생성: Thread 클래스를 사용하여 새로운 스레드를 생성할 수 있습니다. 생성된 스레드는 병렬로 실행되며, 각 스레드는 독립적인 작업을 수행할 수 있습니다.
  • 스레드 동기화: Lock, RLock, Semaphore, Event, Condition 등의 동기화 객체를 사용하여 스레드 간의 동기화를 관리할 수 있습니다. 이는 공유 자원에 대한 동시 접근을 제어하고, 경쟁 조건을 방지하는 데 유용합니다.
  • 스레드 지역 데이터: local 함수를 사용하여 스레드 지역 데이터를 생성할 수 있습니다. 스레드 지역 데이터는 각 스레드에 고유한 데이터를 저장하는 데 사용됩니다.

3. threading 라이브러리 사용 예제

아래는 threading 라이브러리의 주요 기능을 보여주는 간단한 예제입니다.


▼ 스레드 생성 예제

import threading

# 숫자를 출력하는 함수
def print_numbers():
    for i in range(10):
        print(i)

# 문자를 출력하는 함수
def print_letters():
    for letter in 'blueshare':
        print(letter)

# 스레드 객체 생성
# target에는 스레드에서 실행할 함수를 지정합니다.
t1 = threading.Thread(target=print_numbers)
t2 = threading.Thread(target=print_letters)

# 스레드 시작
# start 메서드를 호출하면, 지정한 target 함수가 별도의 스레드에서 실행 시작합니다.
t1.start()
t2.start()

# 스레드가 종료될 때까지 대기
# join 메서드는 해당 스레드가 종료될 때까지 현재 스레드의 실행을 멈추고 대기하게 합니다.
# 즉, t1과 t2 스레드가 모두 종료될 때까지 메인 스레드는 대기 상태로 있게 됩니다.
t1.join()
t2.join()

위 코드는 두 개의 스레드를 생성하여 각각 숫자와 문자를 출력하는 작업을 동시에 수행합니다. start 메서드를 통해 각 스레드를 시작하고, join 메서드를 통해 해당 스레드가 종료될 때까지 대기하도록 합니다. 이렇게 하면 두 개의 작업이 병렬적으로 실행되면서 프로그램의 전체 실행 시간을 줄일 수 있습니다.

4. threading 라이브러리 주의사항

파이썬의 threading 라이브러리를 사용할 때는 몇 가지 주의사항이 있습니다.

  • 파이썬의 Global Interpreter Lock(GIL) 때문에, CPU-bound 작업에서는 멀티스레딩이 실제로 병렬 처리를 제공하지 않을 수 있습니다. 이 경우, multiprocessing 라이브러리를 사용하여 병렬 처리를 구현하는 것이 더 효과적일 수 있습니다.
  • 스레드를 과도하게 많이 생성하면, 스레드 관리에 필요한 오버헤드가 커져 성능이 저하될 수 있습니다. 작업의 수와 병렬성 수준에 따라 적절한 수의 스레드를 사용하는 것이 중요합니다.
  • 여러 스레드가 공유 자원에 동시에 접근하려고 할 때 발생할 수 있는 경쟁 조건은 데이터 불일치 문제를 일으킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 적절한 스레드 동기화 메커니즘을 사용해야 합니다.

5. 결론

멀티스레딩은 프로그램의 동시성을 향상시키는 중요한 기법입니다. 파이썬의 threading 라이브러리는 스레드 생성, 동기화, 지역 데이터 관리 등의 기능을 제공하여, 멀티스레딩을 쉽게 구현할 수 있게 도와줍니다. 하지만 GIL이나 스레드 오버헤드, 경쟁 조건 등과 같은 문제를 이해하고 이에 대처하는 것이 중요합니다.

참고 자료

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