병렬 프로그래밍을 위한 데이터 구조

아티클
08/09/2011

.NET Framework 버전 4에서는 여러 개의 동시 컬렉션 클래스, 간단한 동기화 기본 형식 및 초기화 지연을 위한 형식을 비롯하여 병렬 프로그래밍에 유용한 몇 가지 새로운 형식이 추가되었습니다. 이러한 형식은 작업 병렬 라이브러리 및 PLINQ 등의 다중 스레드 응용 프로그램과 함께 사용할 수 있습니다.

동시 컬렉션 클래스

System.Collections.Concurrent 네임스페이스의 컬렉션 클래스는 가능하면 잠금을 피하고 잠금이 필요할 경우에는 미세 잠금을 사용하는 스레드로부터 안전한 추가 및 제거 작업을 제공합니다. .NET Framework 버전 1.0 및 2.0에서 도입되었던 컬렉션과 달리 동시 컬렉션 클래스에서는 항목에 액세스할 때 잠금을 가져오는 사용자 코드를 사용할 필요가 없습니다. 여러 스레드에서 컬렉션의 항목을 추가 및 제거하는 경우에 동시 컬렉션 클래스를 사용하면 사용자 구현 잠금을 사용하는 System.Collections.ArrayList 및 System.Collections.Generic.List<T> 등의 형식을 사용할 때보다 성능을 상당히 향상시킬 수 있습니다.

다음 표에서는 새로 추가된 동시 컬렉션 클래스를 보여 줍니다.

형식	설명
System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T>	System.Collections.Concurrent.IProducerConsumerCollection<T>을 구현하는 스레드로부터 안전한 컬렉션에 대한 차단 및 경계 기능을 제공합니다. 공급자 스레드는 사용 가능한 슬롯이 없거나 컬렉션이 가득 찬 경우에 차단되고, 소비자 스레드는 컬렉션이 비어 있는 경우에 차단됩니다. 이 형식은 소비자와 공급자에 의한 비차단 액세스도 지원합니다. BlockingCollection<T>을 기본 클래스나 백업 저장소로 사용하여 IEnumerable<T>을 지원하는 컬렉션 클래스에 대한 차단 및 경계 기능을 제공할 수 있습니다.
System.Collections.Concurrent.ConcurrentBag<T>	확장 가능한 추가 및 가져오기 작업을 제공하는 스레드로부터 안전한 모음 구현입니다.
System.Collections.Concurrent.ConcurrentDictionary<TKey, TValue>	확장 가능한 동시 사전 형식입니다.
System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>	확장 가능한 동시 FIFO 큐입니다.
System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>	확장 가능한 동시 LIFO 스택입니다.

자세한 내용은 스레드로부터 안전한 컬렉션을 참조하십시오.

동기화 기본 형식

System.Threading 네임스페이스의 새로운 동기화 기본 형식을 통해 레거시 다중 스레딩 코드에 사용되는 부담이 큰 잠금 메커니즘을 피할 수 있고 이를 통해 세부적인 동시성과 더 빠른 성능을 얻을 수 있습니다. 새 형식 중 System.Threading.Barrier 및 System.Threading.CountdownEvent와 같은 일부 형식은 이전 버전의 .NET Framework에는 없던 완전히 새로운 형식입니다.

다음 표에서는 새로운 동기화 형식을 보여 줍니다.

형식	설명
System.Threading.Barrier	각 작업에서 해당 작업이 장벽에 도달했음을 알린 다음 일부 또는 모든 작업이 도착할 때까지 차단될 수 있는 지점을 제공하여 여러 스레드가 한 알고리즘에서 병렬로 작동할 수 있게 해 줍니다. 자세한 내용은 장벽(.NET Framework)를 참조하십시오.
System.Threading.CountdownEvent	쉬운 집결 메커니즘을 제공하여 분기/조인 시나리오를 단순화합니다. 자세한 내용은 CountdownEvent를 참조하십시오.
System.Threading.ManualResetEventSlim	System.Threading.ManualResetEvent와 비슷한 동기화 기본 형식입니다. ManualResetEventSlim은 이보다 더 단순하지만 프로세스 내 통신에만 사용할 수 있습니다. 자세한 내용은 ManualResetEvent 및 ManualResetEventSlim을 참조하십시오.
System.Threading.SemaphoreSlim	리소스 또는 리소스 풀에 동시에 액세스할 수 있는 스레드 수를 제한하는 동기화 기본 형식입니다. 자세한 내용은 세마포 및 SemaphoreSlim을 참조하십시오.
System.Threading.SpinLock	잠금을 획득하려고 하는 스레드가 퀀텀을 생성하기 전에 일정 시간 동안 루프, 즉 스핀에서 대기하도록 하는 상호 제외 잠금 기본 형식입니다. 잠금 대기 시간이 짧아야 하는 경우 SpinLock은 다른 형태의 잠금보다 뛰어난 성능을 제공합니다. 자세한 내용은 SpinLock을 참조하십시오.
System.Threading.SpinWait	지정된 시간 동안 스핀하다가 스핀 횟수가 초과되면 스레드를 대기 상태로 전환하는 작고 단순한 형식입니다. 자세한 내용은 SpinWait를 참조하십시오.

자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

초기화 지연 클래스

초기화 지연을 사용하면 필요할 때까지 개체의 메모리가 할당되지 않습니다. 초기화 지연 기능은 개체 할당을 프로그램의 수명 기간 전체에 균일하게 분산시켜 성능을 향상시킬 수 있습니다. Lazy<T> 형식을 래핑하여 모든 사용자 지정 형식에 대해 초기화 지연을 사용할 수 있습니다.

다음 표에서는 초기화 지연 형식을 보여 줍니다.

형식	설명
System.Lazy<T>	단순하고 스레드로부터 안전한 초기화 지연 기능을 제공합니다.
System.Threading.ThreadLocal<T>	스레드별로 초기화 지연된 값을 제공하여 각 스레드에서 초기화 함수를 나중에 호출하도록 합니다.
System.Threading.LazyInitializer	전용의 초기화 지연 인스턴스를 할당할 필요가 없도록 하는 정적 메서드를 제공합니다. 대신 이러한 메서드는 참조를 사용하여 대상에 액세스할 때 대상이 초기화되었는지 확인합니다.

자세한 내용은 초기화 지연을 참조하십시오.

집계 예외

System.AggregateException 형식을 사용하여 개별 스레드에서 동시에 throw된 여러 예외를 캡처하고 이를 조인하는 스레드에 단일 예외로 반환할 수 있습니다. System.Threading.Tasks.Task 및 System.Threading.Tasks.Parallel 형식과 PLINQ에는 이를 주 목적으로 하는 AggregateException이 사용됩니다. 자세한 내용은 방법: 작업에서 throw된 예외 처리 및 방법: PLINQ 쿼리의 예외 처리를 참조하십시오.

참고 항목

참조

System.Collections.Concurrent

System.Threading

개념

.NET Framework의 병렬 프로그래밍

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