PYRASIS.COM: 가장 빨리 만나는 Go 언어 Unit 35.7 원자적 연산 사용하기

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동기화 객체 사용하기

이재홍 http://www.pyrasis.com 2014.12.17 ~ 2015.02.07

원자적 연산 사용하기

원자적 연산은 더 이상 쪼갤 수 없는 연산이라는 뜻입니다. 따라서 여러 스레드(고루틴), CPU 코어에서 같은 변수(메모리)를 수정할 때 서로 영향을 받지 않고 안전하게 연산할 수 있습니다. 보통 원자적 연산은 CPU의 명령어를 직접 사용하여 구현되어 있습니다.

고루틴을 사용하여 정수형 변수를 2,000번은 더하고, 1,000번은 빼보겠습니다.

package main

import (
	"fmt"
	"runtime"
	"sync"
)

func main() {
	runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU()) // 모든 CPU 사용

	var data int32 = 0
	wg := new(sync.WaitGroup)

	for i := 0; i < 2000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {   // 고루틴 2,000개 생성
			data += 1 // 1씩 더함
			wg.Done()
		}()
	}

	for i := 0; i < 1000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {   // 고루틴 1,000개 생성
			data -= 1 // 1씩 뺌
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()
	fmt.Println(data)
}

실행 결과

948 (매번 달라질 수 있음)

실행해보면 0 + 2000 - 1000은 1000이 되어야하는데 그렇지가 않습니다(실행할 때마다, 시스템마다 실행 결과는 달라질 수 있습니다). 여러 변수에 고루틴이 동시에 접근하면서 정확하게 연산이 되지 않았기 때문입니다.

이번에는 원자적 연산을 사용하여 계산해보겠습니다.

package main

import (
	"fmt"
	"runtime"
	"sync"
	"sync/atomic"
)

func main() {
	runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU()) // 모든 CPU 사용

	var data int32 = 0
	wg := new(sync.WaitGroup)

	for i := 0; i < 2000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {                   // 고루틴 2,000개 생성
			atomic.AddInt32(&data, 1) // 원자적 연산으로 1씩 더함
			wg.Done()
		}()
	}

	for i := 0; i < 1000; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {                    // 고루틴 1,000개 생성
			atomic.AddInt32(&data, -1) // 원자적 연산으로 1씩 뺌
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()
	fmt.Println(data)
}

실행 결과

이제 정확하게 1000이 출력됩니다.

원자적 연산에는 메모리 주소와 수정할 값을 넣습니다. 따라서 atomic.AddInt32(&data, 1)처럼 & (참조)를 사용하여 data 변수의 메모리 주소를 대입합니다.

다음은 sync/atomic 패키지에서 제공하는 원자적 연산의 종류입니다.

Add 계열: 변수에 값을 더하고 결과를 리턴합니다.
CompareAndSwap 계열: 변수 A와 B를 비교하여 같으면 C를 대입합니다. 그리고 A와 B가 같으면 true, 다르면 false를 리턴합니다.
Load 계열: 변수에서 값을 가져옵니다.
Store 계열: 변수에 값을 저장합니다.
Swap 계열: 변수에 새 값을 대입하고, 이전 값을 리턴합니다.