스레드(Threads)

다중 스레드 코드를 직접 작성해 보기 전에, **스레드(Threads)**란 무엇인지 그리고 왜 사용하는지 먼저 가볍게 알아보겠습니다.

스레드란 무엇인가요?

스레드는 운영 체제(OS)에서 관리하는 가장 기본적인 실행 단위입니다. 각 스레드는 고유한 **스택(Stack)**과 **명령어 포인터(Instruction pointer)**를 가집니다.

하나의 프로세스(Process) 안에서는 여러 개의 스레드가 존재할 수 있습니다. 이 스레드들은 프로세스가 할당받은 동일한 메모리 공간을 공유하므로 서로 같은 데이터에 접근할 수 있다는 장점이 있습니다.

사실 스레드는 논리적인 개념입니다. 실제 물리적인 실행 단위인 **CPU 코어(CPU core)**는 한 번에 하나의 명령어 세트만 처리할 수 있죠. 하지만 시스템에는 CPU 코어 수보다 훨씬 많은 스레드가 돌아가는 경우가 많습니다. 이때 운영 체제의 **스케줄러(Scheduler)**가 CPU 시간을 아주 잘게 나누어 여러 스레드에 할당함으로써, 우리 눈에는 마치 여러 스레드가 동시에 실행되는 것처럼 보이게 만듭니다(이를 처리량과 응답성을 최대화하는 방식으로 관리합니다).

main 함수와 메인 스레드

Rust 프로그램이 시작되면 가장 먼저 **메인 스레드(Main thread)**라는 단일 스레드 위에서 코드가 실행됩니다. 이 스레드는 운영 체제가 생성하며, 우리 프로그램의 시작점인 main 함수를 실행하는 중책을 맡습니다.

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    loop {
        thread::sleep(Duration::from_secs(2));
        println!("Hello from the main thread!");
    }
}

std::thread 모듈

Rust의 표준 라이브러리는 스레드를 손쉽게 생성하고 관리할 수 있는 std::thread 모듈을 제공합니다.

spawn 함수

새로운 스레드를 만들고 그 안에서 특정 코드를 실행하고 싶다면 std::thread::spawn 함수를 사용합니다.

아래 예시를 볼까요?

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    let handle = thread::spawn(|| {
        loop {
            thread::sleep(Duration::from_secs(1));
            println!("Hello from a thread!");
        }
    });
    
    loop {
        thread::sleep(Duration::from_secs(2));
        println!("Hello from the main thread!");
    }
}

Rust 플레이그라운드에서 이 코드를 실행해 보세요. 메인 스레드와 우리가 방금 만든 새 스레드가 각자 독립적으로 메시지를 출력하는 것을 볼 수 있습니다.

프로세스 종료(Process termination)

중요한 점이 하나 있습니다. 메인 스레드가 작업을 마치면 전체 프로세스가 즉시 종료된다는 사실입니다. 만약 메인 스레드가 끝나버리면, 생성된 다른 스레드들이 아직 작업을 수행 중이더라도 강제로 함께 종료됩니다.

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    let handle = thread::spawn(|| {
        loop {
            thread::sleep(Duration::from_secs(1));
            println!("Hello from a thread!");
        }
    });

    thread::sleep(Duration::from_secs(5));
}

위의 예제에서는 약 5초 동안만 “Hello from a thread!” 메시지가 출력될 것입니다. 메인 스레드가 5초간의 sleep을 마치고 끝나면 프로그램 자체가 종료되기 때문이죠.

join 메서드

생성한 스레드가 작업을 끝낼 때까지 메인 스레드가 기다려야 한다면 어떻게 할까요? spawn 함수가 반환하는 JoinHandle의 join 메서드를 사용하면 됩니다.

use std::thread;

fn main() {
    let handle = thread::spawn(|| {
        println!("Hello from a thread!");
    });

    // 스레드가 끝날 때까지 기다립니다.
    handle.join().unwrap();
}

이렇게 join을 호출하면 메인 스레드는 생성된 스레드가 완료될 때까지 대기 상태에 들어갑니다. 이는 두 스레드 간의 기본적인 동기화(Synchronization) 방식 중 하나로, 프로그램이 성급하게 종료되어 중요한 작업을 놓치는 것을 방지해 줍니다.

Exercise

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