동기화

여러 스레드가 데이터를 공유한다면 손상을 막기 위해 읽기와 쓰기 접근을 동기화합니다. C#에서는 lock 키워드를 동기화 기본 구문으로 제공합니다. .NET의 Monitor를 예외 상황에도 안전하게 사용하도록 펼쳐지는 구문입니다.

using System;
using System.Threading;

var dataLock = new object();
var data = 0;
var threads = new List<Thread>();

for (var i = 0; i < 10; i++)
{
    var thread = new Thread(() =>
    {
        for (var j = 0; j < 1000; j++)
        {
            lock (dataLock)
                data++;
        }
    });
    threads.Add(thread);
    thread.Start();
}

foreach (var thread in threads)
    thread.Join();

Console.WriteLine(data);

Rust에서는 Mutex 같은 동시성 자료구조를 명시적으로 사용합니다.

use std::thread;
use std::sync::{Arc, Mutex};

fn main() {
    let data = Arc::new(Mutex::new(0)); // (1)

    let mut threads = vec![];
    for _ in 0..10 {
        let data = Arc::clone(&data); // (2)
        let thread = thread::spawn(move || { // (3)
            for _ in 0..1000 {
                let mut data = data.lock().unwrap();
                *data += 1; // (4)
            }
        });
        threads.push(thread);
    }

    for thread in threads {
        thread.join().unwrap();
    }

    println!("{}", data.lock().unwrap());
}

예제에서 확인할 점은 다음과 같습니다.

여러 스레드가 Mutex 인스턴스와 그 안의 데이터를 함께 소유하므로 Arc로 감쌉니다(1). Arc는 원자적 참조 횟수를 제공하며 복제할 때 증가하고(2) 드롭할 때 감소합니다. 횟수가 0이 되면 뮤텍스와 그 안의 데이터가 드롭됩니다. 메모리 관리 장에서 자세히 설명합니다.
각 스레드의 클로저는 복제된 참조(2)의 소유권을 받습니다(3).
*data += 1(4)은 포인터 접근처럼 보이지만 안전하지 않은 포인터 조작이 아닙니다. 뮤텍스 가드가 감싼 데이터를 갱신합니다.

C# 예제는 lock 문을 제거하면 스레드 안전하지 않은 코드가 될 수 있습니다. Rust 예제는 일부 코드를 제거하는 등 스레드 안전성을 해치는 변경을 하면 컴파일을 거부합니다. C#/.NET에서는 개발자가 동기화 자료구조를 주의해서 사용해야 하며 Rust에서는 컴파일러의 검사를 받을 수 있다는 차이를 보여 줍니다.

Rust 컴파일러가 이를 검사할 수 있는 이유는 자료구조에 Sync, Send라는 특별한 트레이트가 적용되기 때문입니다. Sync는 타입 인스턴스의 참조를 스레드 사이에서 공유해도 안전함을 뜻합니다. Send는 인스턴스를 다른 스레드로 보내거나 이동해도 안전함을 뜻합니다. 자세한 내용은 Rust 책의 두려움 없는 동시성 장에서 확인할 수 있습니다.

C#/.NET 개발자를 위한 Rust

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