Sync와 Send 트레이트를 이용한 확장 가능한 동시성
흥미롭게도, 러스트 언어는 매우 적은 숫자의 동시성 기능을 갖고 있습니다. 이 장에서 여태껏 이야기한 거의 모든 동시성 기능이 언어의 부분이 아닌 표준 라이브러리의 영역이었습니다. 동시성 처리를 위한 옵션은 언어 혹은 표준 라이브러리에만 국한되지 않습니다; 여러분만의 동시성 기능을 작성하거나 다른 이들이 작성한 것을 이용할 수 있습니다.
그러나, 두 개의 동시성 개념은 언어에 내재되어 있습니다: 바로 std::marker
트레이트인 Sync와 Send입니다.
Send를 사용하여 스레드 사이에 소유권 이동을 허용하기
Send 마커 트레이트는 Send가 구현된 타입의 소유권이 스레드 사이에서
이동될 수 있음을 나타냅니다. 대부분의 러스트 타입이 Send이지만,
몇 개의 예외가 있는데, 그 중 Rc<T>도 있습니다: 이것은 Send가 될 수
없는데 그 이유는 여러분이 Rc<T> 값을 복제하여 다른 스레드로 복제본의
소유권 전송을 시도한다면, 두 스레드 모두 동시에 참조 카운트 값을 업데이트할지도
모르기 때문입니다. 이러한 이유로, Rc<T>는 여러분이 스레드-안전성 성능
저하를 지불하지 않아도 되는 싱글스레드의 경우에 사용되도록
구현되었습니다.
따라서 러스트의 타입 시스템과 트레이트 바운드는 우발적으로 스레드 간에
Rc<T> 값을 불안전하게 보내질 수 없도록 보장해 줍니다. 예제 16-14를
시도할 때는 트레이트 `Send`가 `Rc<Mutex<i32>>`에 대해 구현되지 않았습니다
라는 에러를 얻었습니다. Send가 구현된 Arc<T>로 바꿨을 때는 코드가 컴파일
되었습니다.
또한 전체가 Send 타입으로 구성된 모든 타입은 자동으로 Send로 마킹됩니다.
원시 포인터 (raw pointer) 를 빼고 거의 모든 기초 타입이 Send인데, 이는
19장에서 다루겠습니다.
Sync를 사용하여 여러 스레드로부터의 접근을 허용하기
Sync 마커 트레이트는 Sync가 구현된 타입이 여러 스레드로부터 안전하게 참조
가능함을 나타냅니다. 바꿔 말하면, 만일 &T (T의 불변 참조자) 가 Send이면,
즉 참조자가 다른 스레드로 안전하게 보내질 수 있다면, T는 Sync합니다.
Send와 유사하게, 기초 타입들은 Sync하고, 또한 전체가 Sync한 타입들로
구성된 타입 또한 Sync합니다.
스마트 포인터 Rc<T>는 또한 Send가 아닌 이유와 동일한 이유로
Sync하지도 않습니다. (15장에서 이야기한) RefCell<T> 타입과
연관된 Cell<T> 타입의 가족들도 Sync하지 않습니다.
RefCell<T>가 런타임에 수행하는 대여 검사 구현은 스레드-안전하지
않습니다. 스마트 포인터 Mutex<T>는 Sync하고 여러분이
‘여러 스레드 사이에서 Mutex<T> 공유하기’절에서
본 것처럼 여러 스레드에서 접근을 공유하는 데 사용될 수 있습니다.
Send와 Sync를 손수 구현하는 것은 안전하지 않습니다
Send와 Sync 트레이트들로 구성된 타입들이 자동으로 Send 될 수 있고
Sync하기 때문에, 이 트레이트들은 손수 구현하지 않아도 됩니다. 이들은 심지어
마커 트레이트로서 구현할 어떠한 메서드도 없습니다. 이들은 그저 동시성과
관련된 불변성을 강제하는 데 유용할 따름입니다.
이 트레이트들을 손수 구현하는 것은 안전하지 않은 (unsafe) 러스트 코드 구현을
수반합니다. 19장에서 안전하지 않은 러스트 코드에 대하여 이야기하겠습니다;
지금으로서 중요한 정보는 Send와 Sync하지 않은 구성 요소들로 구성된 새로운
동시적 타입을 만드는 것이 안전성 보장을 유지하기 위해 신중한 고려가 필요하다는
점입니다. ‘러스토노미콘’에 이러한 보장과 유지하는 방법에 대한 더 많은
정보가 있습니다.
정리
지금 부분이 이 책에서 동시성에 대해 보게 될 마지막은 아닙니다: 20장의 프로젝트에서는 이번 장에서 다룬 개념들을 조금 전 다루었던 작은 예제보다 더 실질적인 상황에서 이용하게 될 것입니다.
일찍이 언급한 것처럼, 러스트가 동시성을 처리하는 방법이 언어의 매우 작은 부분이기 때문에, 많은 동시성 솔루션이 크레이트로 구현됩니다. 이들은 표준 라이브러리보다 더 빠르게 진화하므로, 현재 가장 최신 기술의 크레이트를 온라인으로 검색해서 멀티스레드 상황에 사용해 보세요.
러스트 표준 라이브러리는 메시지 패싱을 위한 채널을 제공하고, 동시적
컨텍스트에서 사용하기 안전한 Mutex<T>와 Arc<T> 같은 스마트 포인터
타입들을 제공합니다. 타입 시스템과 대여 검사기는 이 솔루션을 이용하는
코드가 데이터 경합 혹은 유효하지 않은 참조자로 끝나지 않을 것을 보장합니다.
일단 코드가 컴파일된다면, 다른 언어에서는 흔하게 발생하는 추적하기 어려운
버그 없이 여러 스레드 상에서 행복하게 동작하므로 안심할 수 있습니다.
동시성 프로그래밍은 더 이상 두려워할 개념이 아닙니다: 앞으로 나아가
겁 없이 여러분의 프로그램을 동시적으로 만드세요!
다음으로는 러스트 프로그램이 점차 커짐에 따라서 문제를 모델링하고 솔루션을 구조화하는 자연스러운 방법에 대해 이야기할 것입니다. 더불어 객체 지향 프로그래밍으로부터 친숙할 수 있을 개념들과 러스트의 관용구가 어떻게 연관되어 있는지 다루겠습니다.