E4) Thread Safe

Thread Safe 하다는 것은 어떤 의미인가요?

Thread Safe란 여러 스레드가 동시에 같은 자원(변수, 객체, 데이터 구조 등)에 접근할 때, 실행 순서와 무관하게 항상 올바른 결과를 보장하는 성질을 말합니다.

핵심 문제는 Race Condition입니다. 두 스레드가 동시에 같은 데이터를 읽고 쓸 때 예측 불가능한 결과가 발생하는 것입니다.

// Race Condition 예시
var count = 0

// Thread A: count++ → 내부적으로 read(0) → +1 → write(1)
// Thread B: count++ → 내부적으로 read(0) → +1 → write(1)
// 결과: 2가 되어야 하지만 1이 될 수 있음

Thread Safety를 보장하는 주요 매커니즘

`synchronized`/`@GuardedBy`

class Counter {
    private var count = 0
    
    @Synchronized
    fun increment() {
        count++ // 한 번에 하나의 스레드만 진입
    }
}

synchronized는 **모니터 락(monitor lock)**을 사용합니다. 한 스레드가 락을 획득하면 다른 스레드는 대기합니다.

`volatile`

@Volatile var isRunning = true

volatile은 JMM에서 happens-before 관계를 보장합니다. 쓰기 후 읽기가 항상 최신 값을 보도록 강제합니다. 단, **복합 연산(read-modifiy-write)**은 atomic하지 않으므로 volatile만으로는 Race Condition을 완전히 막을 수 없습니다.

`AtomicInteger`/`AtomicReference`

val count = AtomicInteger(0)
count.incrementAndGet() // CAS(Compare-And-Swap) 연산으로 atomic 보장

CAS(Compare-And-Swap) 는 CPU 명령어 수준의 원자 연산입니다. synchronized보다 Lock 없이 동작하므로 성능이 좋습니다.

안드로이드에서 Thread Safety가 필요한 상황

ViewModel + StateFlow

class MyViewModel : ViewModel() {
    private val _uiState = MutableStateFlow(UiState())
    val uiState: StateFlow<UiState> = _uiState

    fun loadData() {
        viewModelScope.launch(Dispatchers.IO) {  // IO 스레드
            val result = repository.fetch()
            _uiState.value = UiState(data = result)  // StateFlow는 Thread Safe
        }
    }
}

StateFlow는 내부적으로 AtomicReference를 사용하여 Thread Safe 합니다.

Room Database

Room은 기본적으로 메인 스레드에서의 쿼리를 금지합니다. (IllegalStateException).

Coroutine suspend 함수나 Flow를 사용하면 Room이 내부적으로 스레드를 관리합니다.

@Dao
interface UserDao {
    @Query("SELECT * FROM users")
    fun getUsers(): Flow<List<User>>  // Room이 백그라운드에서 자동 처리
}

SharedPreferences vs DataStore

SharedPreferences.apply()는 비동기이지만 Thread Safe하지 않은 케이스가 있어, Android 팀은 DataStore를 공식 대안으로 제시했습니다.

// DataStore는 Coroutine + Flow 기반으로 Thread Safe 보장
val Context.dataStore: DataStore<Preferences> by preferencesDataStore("settings")

suspend fun saveToken(token: String) {
    context.dataStore.edit { prefs ->
        prefs[TOKEN_KEY] = token
    }
}

Singleton 패턴 (e.g., Repository, NetworkClient)

// Double-Checked Locking — volatile 없으면 Thread Unsafe
class Repository private constructor() {
    companion object {
        @Volatile
        private var instance: Repository? = null

        fun getInstance(): Repository =
            instance ?: synchronized(this) {
                instance ?: Repository().also { instance = it }
            }
    }
}

@Volatile 없이 Double-Checked Locking을 구현하면 JVM의 명령어 재정렬(instruction reordering) 때문에 초기화되지 않은 객체가 반환될 수 있습니다.

27 February 2026